diseño, construcción y montaje de un banco de pruebas para
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Diseño, construcción y montaje de un banco de pruebas para
actuadores de motores a gas de la empresa Vanylón S.A
Arteaga Hoyos, Jesús
Guzmán Burgos, Leandro
Villamizar, Juan
Director
Universidad Tecnológica De Bolívar
Ingeniería Mecánica
Cartagena de Indias
2000
1. MOTORES ESTATICOS O ESTACIONARIOS
Los motores es tá ticos ut i l i zados para generación pueden ser del c ic lo de
ot to o del d iesel , u t i l i zan combust ib le l íquido o gaseoso y apl ican de dos
o de cuatro t iempos , casi todos los motores son ahora de s imple acción.
En los tamaños grandes , los ci l indros se forman de var ias partes , se
ut i l i zan camisas para los ci l indros y en general , los p istones largos para
los motores Diesel de simple acción t i enen a lrededor de c inco ani l los .
En los tamaños grandes pueden requeri r enfriamiento, a veces e l tubo de
escape se enfría con agua.
En general , en e l motor es tacionario grandes se t iene mucho menos
construcción in tegral que en el del t ipo para automóvi les. Por lo común,
los motores es tacionarios operan a velocidad constante y se regulan por
estrangulación de la carga de combus t ible , en los del cic lo Ot to y a l
var iar la cant idad de combust ible inyectado en los Diesel generalmente
los motores de es te t ipo se construyen con 1 hasta 12 ci l indros en l ínea o
con una disposición del t ipo en V, hasta con 16 o más ci l indros y suelen
montarse sobre bases que descansan en el suelo y, por lo tanto, su peso
no es cuest ión pr imordial . Tampoco es tema de preocupación el espacio
que ocupen, aunque pueden haber excepciones.
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1.1. MOTORES DE SERVICIO CONTINUO
Una aplicación muy corr iente de los motores está t icos es accionar
generadores eléctr icos que producen un suministro in terrumpido de
energía eléctr ica. Aquí interesa espec ialmente una gran conf iabi l idad,
un consumo de combust ible reducido, reparaciones baratas , una vida
prolongada y una buena regulación.
La razón para el lo es que tales motores deben funcionar muchas horas a l
día , durante muchos años, por lo que deben ser de conf iabi l idad
absoluta , ya que una parada imprevis ta puede interrumpir un suminis tro
e léctrico de importancia. Estos motores , como funcionan casi todo el
t iempo, consumen gran cant idad de combust ible y por lo tanto su
rendimiento ha de ser lo más a l to posible . Por otra parte deben
consumir una cant idad de combust ib le mínima por unidad de energía
producida, para que al f inal del año el ahorro to tal de combust ible
ascienda a una buena cant idad.
Lo mismo puede decirse respecto al precio de las reparaciones. S i es tos
motores se desgastan rápidamente neces i tar ían reacondicionamiento
frecuentes y se precisan motores capaces de funcionar mucho t iempo sin
grandes reparaciones n i operaciones de mantenimiento .
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Todos es tos factores faci l i tan que el precio de la energía eléctr ica
producida se mantenga baja y esta es la razón por la cual se ins talan
estos motores , pues de lo contrar io los propietar ios adquir ir ían la
e lectric idad a las compañías suminis tradoras .
El t ipo Diesel es e l que mejor cumple las condiciones anter iores ya que
por su operación t iene que ser un motor robusto de velocidad baja o
media, de piezas sobredimensionadas y cuyo sis tema de inyección de
combust ib le esta concebido para consumir la menor cant idad posib le de
este . Tales motores t ienen un precio de compra super ior al de los
motores l igeros, pero la di ferencia queda jus t i f icada por su menor costo
de funcionamiento .
Este t ipo de motor está siempre equipada con buenos reguladores. Un
regulador es un mecanismo que mant iene constante la velocidad de
funcionamiento del motor , aún cuando la cargo sobre e l mismo varíe ,
e l lo lo consigue haciendo variar la cant idad de combust ib le que l lega a
los ci l indros , cuanto más preciso sea un regulador , tanto más preciso
será el control que e jerza sobre e l combust ib le al hacer frente a las
var iaciones de carga.
En la mayoría de las ins talaciones cuyos motores están dedicados a la
producción de energía e léctrica son muy frecuentes las var iaciones de la
carga y, de no d isponer de regulador, es tas var iaciones de la carga
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ocasionaran variaciones de la tens ión y de la frecuencia de la corriente
producida. Así pues, es preciso dotar a la ins talación de un buen
disposi t ivo de regulación que mantenga s iempre constante la velocidad
del motor .Ver f igura de motores ut i l i zados para generar energía
e léctrica de la Empresa Vanylon S.A. en paralelo .
Figura No. 1 Motores ut i l i zados para generar energía e léctr ica en la Empresa Vanylon S.A.
Otro t ipo de motores u t i l i zado para es tas operaciones son los motores de
gas los cuales han tenido bastante acog ida por ser es te combust ible (gas
natural) menos costoso. Cabe anotar que este t ipo de motores fueron
desarrol lados a part ir de los Diesel , por lo cual t ienen un
funcionamiento bastante simi lar. Es por es to que el conocimiento del
funcionamiento del motor Diesel nos permit irá comprender en su
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momento los motores de a l ta comprensión que queman combust ib les
gaseosos que tanto se asemejan a los motores Diesel .
1 .2. FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DIESEL
Dejando momentáneamente de lado la def in ición técnica del motor
Diesel , nos l imi taremos a decir senci l lamente que estos motores son
máquinas des t inadas a producir potencia a part ir de la combust ión de
acei te pesado en una masa de a ire , la cual ha sido previamente
comprimida hasta alcanzar una pres ión suf icientemente e levada.
Consiguiendo con esto a su vez una elevada temperatura suf ic iente para
inic iar la combust ión del combust ible s in ut i l i zar otros métodos de
encendido.
Por e l hecho de ser una máquina des t inada a producir potencia recibe e l
nombre de motor; por otra parte, como la combust ión t iene lugar en el
inter ior del motor , se d ice que se trata de un motor de combust ión
interna.
En contraste con los motores de vapor que se quema el combust ib le en e l
exterior de la máquina y por e l lo se l laman motores de combust ión
externa. En ambos casos , el calor es convert ido en energía mecánica.
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Todos los motores Diesel deben constar de a lgunas partes esenciales
comunes con el f in de que puedan real izar los procesos de comprimir e l
aire , introducir e l combust ib le en e l seno del mismo y producir energía.
Figura No. 2 Algunas de las partes pr incipales de los motores Diesel .
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Deben tener una camisa redonda o c i l indro , por cuya pared in ter ior o
cal ibre se des l iza un émbolo ceñidamente ajus tado a la misma que recibe
e l nombre de p istón y que se mueve real izando un movimiento
al ternat ivo.
El p istón esta unido a un mecanismo que controla su movimiento y que en
los motores corrientes es un mecanismo de manivela. Este mecanismo
está compuesto de una barra redonda o e je que gira por e l inter ior de
guías circulares l lamadas coj inetes y que es so l idario de una manivela
que describe un movimiento c ircular cuando el eje gira.
En un mecanismo de manivela se incluye también una pieza l lamada biela
que enlaza la manivela con el pis tón . La b iela es una pieza en forma de
barra recta dotado de coj inetes en cada extremo. Los mecanismos de
manivelas son disposi t ivos cuya misión es convert ir el movimiento
al ternat ivo de un p is tón, producido por la expansión de un gas en el
movimiento girator io de la manivela conectada al e je o c igüeñal . La
energía mecánica desarrol lada por el motor es l levada al exter ior a
través de una transmis ión.
Son asimismo necesarias otras partes muy importantes. Así , para
permit ir el paso de ai re a los c i l indros y también para dejar sal ir los
gases quemados una vez aprovechados, se u t i l i zan válvulas y lumbreras .
Además, para introducir el acei te pesado de combust ión en forma de
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chorro f inamente d ivid ido se precisa una tobera de pulver ización o
inyector de combust ib le. Para conseguir es to, e l acei te pesado debe ser
impulsado a pres ión, lo que se consigue mediante la bomba de inyección
de combust ib le.
1 .3. PROCESO EN EL INTERIOR DEL MOTOR
A cont inuación se descr ibirá lo que sucede en el inter ior del motor . En
pr imer lugar, debe in troducirse a ire dentro de cada ci l indro , ya que
ningún combust ib le arde con ausencia de a ire .
La combust ión es un proceso en el cual un combust ib le reacciona con el
oxigeno contenido en el a ire . Este proceso es de naturaleza química, lo
que s igni f ica que cuando el combust ible y e l oxigeno reaccionan bajo las
condiciones adecuadas se transforman en otras sus tancias.
Una vez que haya s ido introducido el aire, éste debe ser comprimido
hasta una pres ión elevada, logrando con es to un aumento de su
temperatura de forma que cuanto mayor es la pres ión, mayor es la
temperatura. En los motores diesel e l aire se comprime hasta que se
cal ienta suf ic ientemente par in f lamar el acei te pesado que se in troduce
dentro de el en forma de chorro pulverizado.
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Existe una d i ferencia esencial entre los motores Diesel y los de gasol ina .
En es tos úl t imos, se hace uso de una chispa para in f lamar la mezcla de
combust ib le; mientras que en los motores diesel e l combust ible se
inf lama por si mismo como consecuencia de su contacto con el aire, a ire
que está a gran temperatura porque ha sido previamente comprimido a
una pres ión elevada.
Seguidamente , debe introducirse e l combust ib le dentro del c i l indro en
forma de chorro muy pulver izado. El lo se l leva a cabo después de que el
aire haya s ido comprimido y por lo tanto calentado hasta una
temperatura muy al ta. La causa de que el combust ible deba encontrarse
en forma de chorro pulver izado res ide en que debe formar una nube de
pequeñas gotas que se dispersen b ien en el seno del a ire , con lo cual se
consigue una mezcla int ima, u homogénea de combust ible y aire, lo que
es condición para que la combust ión sea rápida y completa .
Una vez que el combust ible ha sido dispersado en el seno del a ire la
combust ión t iene lugar inmediatamente, generándose una enorme
cant idad de calor .
Este calor es recibido por la propia mezcla de combust ib le en proceso de
combust ión que tratará de di latarse y empujará al pistón . Este a su vez
transmit irá e l impulso a la manivela del c igüeñal a través de la b iela, lo
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que ocasionará el g iro del cigüeñal y de esta forma se cederá energía
mecánica a la máquina a la cual se encuentre conectado el motor .
Por ú l t imo, cuando el motor haya f inalizado su carrera de combust ión y
los gases contenidos en el ci l indro hayan perdido pres ión, los gases
consumidos deben ser expulsados al exterior, produciéndose el escape,
cuando el c i l indro haya quedado l impio de gases consumidos , se
encontrará en condiciones de recibir una carga de aire nuevo y comenzar
nuevamente el c iclo .
1 .4. PIEZAS ESENCIALES DE UN MOTOR DIESEL
Ahora veremos cuales son las p iezas esenciales que deben formar parte
de todo motor diesel para que pueda l levarse a cabo todo el proceso
descr i to. (ver anexo A)
- Pis tón y c i l indro . El pistón t iene dos funciones: comprimir el aire y
recibir e l impulso de los gases durante la combust ión y expansión de
estos.
- Culata. Sirve para tapar e l extremo superior de los c i l indros formando
un espacio cerrado en el que se comprime el aire y donde quedan
conf inados los gases durante su combus t ión y expansión.
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- Válvulas o lumbreras . Su mis ión es permit ir la entrada de a ire nuevo
en los c i l indros y faci l i tar la sa l ida de los gases consumidos.
- Biela . Transmite la fuerza desde cada pistón a la manivela
correspondiente del cigüeñal .
- Cigüeñal y coj inetes del c igüeñal . Es tos úl t imos s irven como soporte
del primero permit iéndole girar .
- Bloque. Habi tualmente, la es tructura portante de ci l indros , cigüeñal y
coj inete , que además sirve para mantener a estas piezas f i rmemente
conectadas entre sí .
- Bloque de inyección de combust ible . Obl iga al combust ib le a entrar
en los c i l indros , en cada uno de los cuales hay, además una tobera de
inyección, que forma parte del inyector y que se separa el combust ible en
un chorro de gotas muy pequeños es decir , pulver iza e l combust ible .
- Arbol de levas. Es accionado por e l cigüeñal y a su vez acciona la
bomba de inyección y también abre las válvulas.
- Volante de inercia . Almacena la energía sobrante durante las carreras
de combustión y la devuelve a los p istones durante las carreras de
comprensión.
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- Regulador . Su función es regular la cant idad de combust ible
suminis trado en cada carrera, controlando así e l régimen del motor y su
potencia .
- Soplador . En real idad, es un compresor de baja relación de
compresión y s irve para forzar la entrada de a ire en los ci l indros de los
motores de dos t iempos.
- Otras partes d iversas. Son por e jemplo, los conductos de al imentación
de aire y de descarga de gases quemados, e l c ircui to de lubricación de
las p iezas móvi les , las camisas de agua de refrigeración de los ci l indros ,
e tc.
En el anexo A, se puede apreciar una vis ta de un motor d iesel en V, en la
cual se dis t inguen gran parte de las p iezas descr i tas anteriormente ,
ensambladas entre s i .
Una vez conocidas las p iezas pr incipales del motor diesel se procederá a
c las i f icar y estudiar las d i ferentes clases de motores a gas , que es e l
objet ivo pr incipal de es te capi tulo.
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1.5. MOTORES DE GAS
1.5.1. El Gas Natural . Es uno de los combust ib les más ideales . Puede
encontrarse en cant idades comercia les en numerosos países y se
dis tr ibuye a extensas redes de gasoductos.
No es conocido el or igen del gas natural , pero es frecuente encontrarlo
asociado al petróleo , creyéndose que ambos combust ibles t ienen un
or igen común. El gas natural , carece de olor y color , t iene una
composición variable según su procedencia pero el Metano (Ch 4) aparece
s iempre como componente más importante con un 75 a 90%.
El poder calor í f ico superior del gas natural , que depende de su
procedencia, var ía entre unas 8700 Kcal /m3 y unas 10700 Kcal /m3 . El
poder calor í f ico inferior osci la entre unos 7800 Kcal /m3 y unas 9600
Kcal /m3 . Se acostumbra a vender por metros cúbicos pero también puede
venderse por térmias , que equivale cada una a 1000 Kcal (ó un mil lón de
calor ías) .
Son motores muy parecidos a los motores diesel de acei te pesado, ya que
también son de a l ta comprensión, pero que se d i ferencian de estos en que
queman combust ib le gaseoso. Estos motores fueron desarrol lados con el
propósi to de conseguir energía barata a part ir de combust ible de poco
precio .
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Estos motores se agrupan en tres c lases per fectamente def inidas (1)
motores d iesel de gas , (2) b icombust ibles o mixtos y (3) motores de gas
de al ta comprensión y encendido por chispa. A medida que se vayan
descr ibiendo cada uno de los t ipos mencionados anter iormente se tratara
también de otras caracter ís t icas propias de motores de gas que las
di ferencian de los motores Diesel ordinarios .
1 .5.1.1 . Caracterís t icas
1.5.1.1 .1. Comprensión y rendimiento de la combust ión . Actualmente la
disponibi l idad de gas natural en d ist intos países está casi general izada
gracias a los gasoductos de dis tr ibución. Este gas natural es apto como
combust ib le para motores de combust ión interna, por otra parte, los
motores de gas ant iguos funcionaban con mezclas de gas y a ire casi
per fectas; es decir , con una relación entre combust ible y a ire muy
próxima a la teor ía dada por los cálculos de la química de la
combust ión, ta l como ocurre en los motores de gasol ina .
Es tos motores de mezcla per fecta deben tener compresiones bajas
cuando emplean combust ib les gaseosos normales , ya que si la
comprensión es exces iva , el exceso de pres ión y e l consiguiente exceso
de temperatura hacen que la mezcla , que es extraordinariamente
inf lamable , comience a quemarse espontáneamente fuera de t iempo. Este
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autoencendido da por resul tado una fuer te detonación, perdida de
potencia y la posib i l idad de daños d iversos.
Por consiguiente, cuando se empleen motores ant iguos al imentados con
gas natural (motores de gas de baja comprensión) debe l imi tarse a 5:1, ó
la pres ión de comprensión a unos 8.5 Kp/cm² como máximo. Estas bajas
relaciones de comprensión reducen el rendimiento térmico, lo que
s igni f ica que el consumo será elevado en es te t ipo de motores .
Sabiendo que aumentando la compresión puede reducirse el consumo y
los costos de u t i l i zación, conseguir quemar combust ib le gaseoso a
compresiones a l tas ha s ido un objet ivo buscado ya que hace t iempo, que
solo ha s ido cubierto recientemente a l descubrirse e l proced imiento para
quemar combust ib les gaseosos bajo compresiones volumétr icas de hasta
14:1, s imi lares a las de los diesel , alcanzándose as í rendimientos
s imi lares a los de és tos , los cuales sobrepasan en un 40% a los
rendimientos habi tuales de los motores de gas de baja compresión.
1 .5.1.1 .2. Velocidad de las reacciones químicas . La combust ión es una
reacción química mediante la cual un combust ib le se combina con el
oxigeno del aire produciendo calor . La celeridad a la que t iene lugar un
proceso de combinación química (velocidad de reacción) aumenta con
gran rapidez cuando aumenta la temperatura de las sustancias
reaccionantes .
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Así la temperatura ambiente , la velocidad de reacción del gas natural
con el a ire es práct icamente nula y no cabe hablar de combust ión. A
temperaturas mayores, e l proceso de combinación química se acelera y
en consecuencia se produce calor con mayor rapidez, provocando la
e levació
.
.
.
1 .5.1.1 .3. Temperatura de encendido. Cuando en un recipiente cerrado
se cal ienta gradualmente una mezcla perfecta de gas y a ire , l legará a
alcanzarse una temperatura para la cual la velocidad de reacción se
hace tan rápida que parte de la mezcla, se autoinf lamará produciendo
l lama y causando la combust ión rápida de toda la mezcla . La
temperatura en cuest ión es la l lamada temperatura de encendido de la
mezcla.
En los motores que comprimen una mezcla de gas y a ire , la temperatura
y la pres ión de és te aumentan durante la carrera de compresión. Dado
que tanto la temperatura como la pres ión aceleran la reacción química,
la temperatura de encendido de una mezcla perfecta muy comprimida
será in fer ior a la de la misma mezcla a una pres ión in fer ior .
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1 .5.1.1 .4. Variación de los l imi tes de encendido con la composición de la
mezcla. Lo expl icado anter iormente sigue siendo cier to para mezclas de
composición algo más rica o a lgo más pobre (con más o menos gas
respect ivamente) que la mezcla per fecta. No obstante, cuanto más se
separa una mezcla de la composición per fecta , tanto más t iempo puede
mantenerse a la temperatura de encendido antes de que empiece a arder .
Es te e fecto es e l l lamado retardo al encendido, variando la composición
de una mezcla en uno u otro sent ido (enriqueciendo o emprobreciendo)
acaba por alcanzarse un l imi te , en uno u o tro sent ido de variación, en e l
que la mezcla será exces ivamente r ica o excesivamente pobre y se
inf lamará.
Es tos l imi tes se l laman l imi tes de explos ión y las mezclas de
composiciones comprendidas entre ambas se l laman mezclas explosivas .
Aunque las mezclas de composiciones justamente fuera de l imi tes de
explos ión no pueden hacer auto encendido, s í puede producir combust ión
s i hay ignición ocasionada por una fuente exter ior de a l ta temperatura ,
como una chispa eléctrica o una l lama, sin embargo cuanto más apartado
esté la composición del l imi te de explosión, tanto más lenta será la
combust ión.
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Finalmente, pueden l legar a ser tan ricas o tan pobres que no pueden
producir combust ión alguna; así , se t ienen los l lamados l imites de
inf lamabi l idad. Estos l imi tes son tanto más amplios cuanto mayor es la
temperatura y las mezclas comprend idas dentro de el los, se l laman
mezclas inf lamables.
Observando la Figura 3 podrán aclararse es tas ideas .
Figura No. 3 Diagrama de composiciones y l ímites de encendido.
El gas natural es de composición muy variable. Así , su l ími te de
explos ión in fer ior (o sea, la composición de la mezcla más pobre capaz
de autoencenderse) se encuentra entre 4 .6 y 5 .2% de contenido de gas;
e l l ími te de explos ión superior (la mezcla más r ica) se encuentra entre
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13.9 y 14.9% de contenido en gas . En lo que respecta a los motores de
gas de gran compresión , so lo nos interesa el l imite infer ior .
1 .5.1.1 .5. El autoencendido en los motores . Bajo cier tas condiciones ,
parte de la mezcla aún no quemada contenida dentro de uno de los
c i l indros de un motor. Puede subir de temperatura y pres ión hasta tal
grado que se inf lame por s i misma; o sea , se autoencienda antes de ser
encendida. El autoencendido puede aparecer de dos formas: e l
preencendido y la detonación.
- Preencendido . Es ta forma de autoencendido ocurre en los motores
mixtos antes de la inyección del combust ib le auxi l iar y en los motores de
encendido por chispa antes de que sal te la chispa. Durante la carrera de
compresión, se e levan la temperatura y la presión de la mezcla y
aquel las porciones de és ta que están en contacto con puntos cal ientes ,
como depósi tos de carbonci l la , una válvula, la cara de fuego del pis tón o
los e lectrodos de la buj ía, pueden alcanzar la temperatura de encendido
con lo cual se autoencenderan y la l lama consiguiente provocará la
combust ión de la mezcla restante mientras el pis tón es tá todavía
subiendo.
El preencendido es perjudicial pues reduce gradualmente la potencia
producida por el motor y crea pres iones, y por tanto fuerzas excesivas
que or iginan golpeteos per turbadores. En el d iseño de los motores
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modernos se pres ta una cuidadosa atención para evi tar los puntos
cal ientes, que son la causa principal del preencendido.
- Detonación. La forma de autoencendido conocida como detonación
puede ocurrir a una pres ión de compresión inferior a la capaz de
provocar el preencendido, por lo que t iene más probabi l idad de
presentarse .
La detonación es el autoencendido de una porción separada de la mezcla ,
a la que todavía no ha l legado la l lama de inf lamación del res to de la
mezcla y que se enciende repent inamente por s i misma a causa de la
inf luencia de la pres ión y la temperatura de la porción de mezcla ya
quemada.
La detonación ocurre después del sa l to de la chispa en los motores de
encendido por chispa y después de que el combust ible auxi l iar ha
comenzado a quemarse en los motores mixtos. La caracter ís t ica propia
de la detonación es la formación de una onda de choque en el in ter ior
del c i l indro a consecuencia de una combust ión especialmente rápida;
está onda de choque es supersónica, o sea se desplaza a velocidad mayor
que el sonido. La consiguiente e levación de pres ión que t iene lugar muy
bruscamente , resul ta exces iva y produce un golpe metál ico agudo.
Realmente no solo es indeseable e l sonido producido por la detonación,
s ino que en es ta fenómeno se incrementan las presiones dentro del motor
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y las perdidas calor í f icas se reducen, la potencia y el rendimiento y
pueden producirse aver ías de importanc ia.
La detonación es un fenómeno no conocido por completo , pero la
expl icación habi tual acerca de la misma es que se tra ta de una
sobrecompresión de la parte de mezcla no quemada a consecuencia de la
presión de combust ión desarrol lada por la parte de mezcla que se
enciende.
Esta sobrecompresión t iene dos efectos: (1) e leva parte de la mezcla no
quemada (a veces l lamada gas f inal) hasta su temperatura de
autoencendido, haciendo que arda explosivamente antes que la l lama de
la sobrecompresión descompone parte de la mezcla no quemada en otros
compuestos gaseosos a l tamente combust ibles que entonces arden
violentamente .
1 .6. FUNDAMENTOS GENERALES DE LOS MOTORES A GAS
Los motores de gas de baja compresión aspiran y comprimen una mezcla
casi per fecta por lo que ésta se encuentra dentro de los l ími tes de
explos ión. Una mezcla per fecta de un gas natural corriente con a ire
cont iene 9.4% de gas aproximadamente, lo que equivale a una relación
aire/combust ible de 9.64% aproximadamente , en efecto:
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1
64.9
4.9
4.9100=
−=
ecombustibl
aire
Todas las mezclas se cal ientan con la compresión, pero s i esta no es
suf ic iente o sea , s i la re lación de compresión es baja , la mezcla no se
calentará hasta a lcanzar la temperatura de autoencendido. Por tanto, la
mezcla en tal caso no arderá hasta que sufra la ignición producida por
la chispa eléctr ica al f inal de la carrera de compresión . El efecto de la
chispa es e levar la temperatura del gas cont iguo a e l la e in iciar la
combust ión del mismo, con lo cual la combust ión se ext iende
rápidamente a través de toda la mezcla.
Ahora b ien , s i uno de es tos motores se comprime como s i fuera un
Diesel , la par te más cal iente de la mezcla alcanzará la temperatura de
encendido antes de l f inal de la carrera de compresión y aparecerá e l
preencendido. Y aún cuando se mantuviera una compresión algo infer ior
a la de un Diesel en la medida precisa para evi tar e l preencendido, se
presentaría la detonación después de que la chispa hubiera inf lamado la
parte de mezcla más próxima a la buj ía. Es tos e fectos perniciosos hacen
imposib le u t i l i zar mezclas perfectas , o casi per fectas como al imentación
de motores muy comprimidos .
Todo el lo ha l levado a la reciente apar ición de motores muy comprimidos
que queman mezclas extremadamente pobres . Los motores Diesel
s iempre han tenido que usar mezclas extremadamente pobres , la causa es
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que en es tos motores , al f inal de la carrera de compresión , se inyecta
acei te pesado pulver izado dentro de una masa de a ire calentada por la
compresión hasta una temperatura super ior a la de encendido del
combust ib le, de forma que en un espacio de t iempo reducidis imo, las
par t ículas de este deben vaporizarse, buscar oxigeno y reaccionar
químicamente .
Todo el lo puede producirse s i hay presente un gran exceso de a ire , lo
que signi f ica una relación aire/combust ible elevado y por tanto una
mezcla muy pobre.
Cuando el motor funciona a media carga o reducida, la mezcla se hace
aún más pobre porque se inyecta aún menos combust ible , en la misma
cant idad de aire. Supongamos ahora que es te motor se transforma en un
motor mixto, admit iendo gas acompañado al a ire , antes de la
compresión, mientras que se sigue inyectando algo de combust ible
l íquido al f inal de la misma.
El poder calor í f ico por k i logramo del gas natural es práct icamente igual
al del gasoi l ; por consiguiente , s i e l motor produce la misma potencia
que antes, consumirá más o menos la misma masa de gas que de
combust ib le l íquido , y la relación aire/combust ible permanecerá
aproximadamente igual para la mezcla de gas y a ire que para la de
gasoi l y aire.
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Como el cociente entre a ire y combust ib le de un Diesel t rabajando a
plena carga es 20:1 aproximadamente , la mezc la de gases
correspondiente será sumamente pobre, só lo 4 .5% de contenido en gas
=+121
%100 4 ½ por ciento .
Es te porcenta je se encuentra justo debajo del l imi te de explos ión .
Cuando la mezcla es tá dentro del c i l indro, la compresión eleva su
temperatura hasta cerca de los 550 0C, lo que bastaría para que se
inf lamara s i su composición se encontrase dentro de los l imi tes de
explos ión; pero como no es as í , neces i ta ayuda para el lo . Entonces , se
inyectara combust ible de compresión , de forma que, cuando las got ículas
de acei te pesado dan contra la mezcla cal iente de gas y a ire , comienzan
a arder, a l igual que lo hacen cuando se inyecta el combust ible en el a ire
cal iente dentro de un Diesel .
La temperatura que adquieren las got ículas en combust ión inf lama la
mezclas gaseosa en numerosos puntos y e l calor adicional provoca la
combust ión rápida de toda la mezcla. En los motores mixtos , la cant idad
mínima de combust ible l íquido capaz de desencadenar sat is factor iamente
la combust ión de la mezcla gaseosa es aproximadamente e l 4% del to tal
de combust ib le a plena carga.
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Es tos valores porcentuales del combust ible auxi l iar se expresan s iempre
con relación a l poder calorí f ico. El funcionamiento de los motores
mixtos es igual cuando crece la proporción de acei te pesado inyectado.
En real idad, en un motor en funcionamiento las proporciones de
combust ib le l íquido y gaseoso pueden var iar ins tantáneamente desde,
digamos, 5% de combust ible auxi l iar y 95% de gas hasta el l imi te f inal
de 100% de combust ib le l íquido y nada de gas .
Es ta capacidad para usar dos combust ibles en dis t intas proporciones es
muy provechosa en aquel los casos en que no siempre se dispone
l ibremente de gas en cant idad suf ic iente. Los motores de gas de gran
compresión y encendido por chispa se basan también en la idea anter ior
de usar mezclas pobres de composición jus tamente fuera de los l imi tes de
explos ión con el f in de evi tar el preencendido y detonación. Ahora b ien ,
en vez de provocar la inf lamación de la mezcla gaseosa comprimida
mediante un chorro de acei te pesado pulver izado, lo hacen empleando
una chispa eléctr ica; no obstante, una chispa eléctr ica es incapaz de
inf lamar la mezcla de gas y a ire tan ef icazmente como el combust ible
auxi l iar , y es te hecho t iene como consecuencia determinadas di ferencias
de funcionamiento y diseño de estos motores .
1 .7. CLASIFICACION
28
1.7.1. Motores Diesel de gas . Los motores d iesel de gas se l laman as í
porque funcionan igual que los motores d iesel de acei te pesado, o sea (1)
comprimen a ire únicamente, (2) inyectan combust ible en las
proximidades del PMS (Punto muerto superior) , a l f inal de la carrera de
comprensión, y (3) dependen exclusivamente de la temperatura del a ire
comprimido para inf lamar e l combust ib le auxi l iar y producir así e l
encendido del combust ible gaseosos de gran comprensión. Estos motores
fueron los primeros de gran comprensión que ut i l i zaron combust ib les
gaseosos, pero han s ido desplazados por los t ipos poster iores (mixtos y
de chispa) que son más senci l los y baratos. Sus e lementos part iculares
son: un compresor de gas de tres e tapas que e leva la presión del gas
hasta la de inyección, una bomba independiente para cada ci l indro que
impulsa el combustib le auxi l iar , vá lvulas de inyección que admiten gas y
acei te pesado s imul táneamente en cada ci l indro y un mecanismo
hidrául ico que abre las válvulas de inyección en e l ins tante adecuado y
var ía la separación de estas bajo el mando del regulador de forma que se
admitan la cant idad de gas necesaria para arrastrar la carga.
La disposic ión general de es te motor puede verse en la f igura 4
29
Figura No. 4 Vis ta en corte de un motor Diesel de gas.
El compresor de gas es tá controlado automát icamente para suminis trar
gas a 77 kp/cm 2 aproximadamente. Es te gas l lega a las válvulas de
inyección montadas en la cula ta procedente de la botel la de
almacenamiento , después de atravesar un enfr iador y e l compresor .
Para cada ci l indro exis te una bomba de combust ible auxi l iar que entrega
una pequeña cant idad f i ja de acei te pesado a cada una de las válvulas de
inyección .
Cuando una de las válvulas de combust ib le se abre, e l combust ible
auxi l iar es insuf lado a l ci l indro por e l gas comprimido, donde encuentra
aire previamente comprimido hasta unos 35 Kp/cm² y 540 0C. Esta
30
temperatura provoca a su vez la ignición del gas y es tabi l i za además la
combust ión de éste .
Una bomba de acc ionamiento, mandada por e l árbol de levas , esta
conectado a través de una tuber ía con un actuador montado en la culata
que s incroniza la aber tura de la válvula de inyección y además controla
la separación de la válvula. El regulador var ía la cant idad de f luido
hidrául ico que se entrega en cada carrera de la bomba de accionamiento ,
regulando as í la separación de la válvula de inyección y la cant idad de
gas inyectada.
La cant idad de combust ible auxi l iar necesaria para la ignición de la
mezcla y estabi l i zar la combust ión es aproximadamente un 5% del total
de combust ible a p lena carga, medida respecto a l poder calorí f ico. El
rendimiento del combust ib le de es tos motores d iesel de gas , en términos
de los poderes calorí f icos de gas y combust ible auxi l iar consumidos por
unidad de potencia út i l , es aproximadamente igual a l que se t iene
funcionando con acei te pesado. Sin embargo el precio del motor es
super ior al de un Diesel corr iente, dada la exis tencia del compresor de
gas , e l mecanismo de actuación hidrául ico y las bombas de combust ible
l íquido adicionales; por tanto la adaptación de un Diesel convencional
al funcionamiento con gas, solo es conveniente para motores de gran
tamaño.
31
1.7.2. Motores mix tos . Al igual que los motores Diesel de gas, los
motores mixtos evo lucionaron también a part ir de los motores Diesel ,
aunque con poster ior idad. Su aparición data de la segunda guerra
mundial . Los motores mixtos solventaron el problema económico
planteado por el a lza del precio de los combust ibles l íquidos .
En los motores mixtos la mezcla de gas y a ire se comprime hasta una
presión propia de motores Diesel y que el autoencendido (preencendido y
detonación) se evi ta u t i l i zando mezclas extremadamente pobres cuya
composición es te por debajo del l imi te de explosión.
1 . 7 .2.1 . Potencia Nominal . El valor de la carga que puede arrastrar un
motor mixto es ta l imi tado por la detonación. La razón de e l lo es senci l la ,
en general , cuando la carga aumenta debe in troducirse más combust ible
para hacer frente al correspondiente incremento de potencia.
Entonces, s i aumen ta la carga de un motor mixto ( funcionando con la
máxima proporción de gas y mínima de combust ible auxi l iar) , e l
regulador provoca la admis ión de mayor cant idad de gas y aumenta la
relación gas/aire l legaría a hacerse su f icientemente rica para entrar
dentro de los l imi tes de explosión, con lo que aparecer ía la detonación.
1.7.2.2 . Caracterís t icas part iculares de los motores mixtos. Las
caracter ís t icas part iculares que di ferencian a los motores mixtos de los
motores Diesel corr ientes son:
32
- El s istema de admisión de gas . Generalmente en los motores de
aspiración normal , e l combust ible gaseoso es admit ido por el acei te de
entrada antes de la l legada de es te a los c i l indros. Es te proceso puede
real izarse de dos formas: (1) e l gas puede entre mezclarse en e l co lector
de admis ión con la corr iente de aire de entrada general a todos los
c i l indros, o (2) el gas puede entrar por cada uno de los conductos de
aire separados que l levan a cada ci l indro. La mayoría de los fabricantes
pref ieren el segundo procedimiento , ya que el primero presenta la
di f icul tad de tener que conseguir una d is tribución de gas uni forme entre
los c i l indros.
En la f igura 5 se representa e l senci l lo procedimiento para introducir e l
gas en e l conducto de admisión que l leva a cada ci l indro . El gas f luye
desde un colector a un tubo ranurado o per forado inser to en e l codo que
conecta el colector de aire con la cula ta. Aunque el gas f luye
cont inuamente sobre e l conducto de admis ión , incluso cuando esta
cerrada la válvula de admis ión montada en la cula ta, la avalancha de
aire que se forma al abrirse la válvula de admis ión se rompe la
acumulación de gas produciendo una mezcla de combust ible de
composición uni forme.
33
Figura No. 5 Tobera Montada en el codo de admisión de aire, admite e l combust ib le gaseoso.
- Reducción del caudal de a ire bajo carga parcial . Los pr imeros
motores mixtos exhibieron una exce lente economía de combust ible
funcionando a plena carga, pero a condiciones de carga d ist in tas , el
consumo resul taba exces ivamente e levado. La causa de este
inconveniente resul tó ser que bajo cargas parcia les la mezcla se
inf lamaba y quemaba tan lentament
uando la carga disminuye. Con el lo se consigue mantener una mezcla de
buena in f lamabi l idad bajo todas las cargas.
uando la carga disminuye. Con el lo se consigue mantener una mezcla de
buena in f lamabi l idad bajo todas las cargas.
34
Hay varios procedimientos para regular e l caudal de aire. El más
senci l lo es regular la entrada de aire mediante una válvula de mariposa
montada en e l conducto de admis ión de aire .
Otro procedimiento se basa en el hecho de que cuando la carga decae,
disminuye la temperatura de los gases de escape (porque se quema menos
combust ib le) . Para el lo se dispone de un elemento sensib le a la
temperatura montado en e l colector de escape que mueve una válvula
auxi l iar conectada a un servomotor que acciona el mando de a ire y
mant iene una relación aire/gas sa t is factor ia.
La presión de admis ión del gas de la tubería 110 ps i y se regula a
relación de la compresión 10:1 .
- Modif icaciones de l sis tema de inyección de combust ible l íquido. Los
pr imeros modelos de motores mixtos emplearon las mismas bombas de
inyección e inyectores que sus modelos correspondientes de acei te
pesado. No obstante, la exper iencia puso de mani f iesto que las bombas e
inyectores del mismo tamaño trabajan irregularmente cuando el caudal a
suminis trar por la bomba se reducía a las minúsculas cant idades
necesarias para el encendido , con lo que se incrementaron los cos tos de
funcionamiento ya que el precio del acei te pesado sol ía ser más a l to en
la mayoría de las local idades en las que u t i l i zaban motores mixtos.
35
Esta d i f icul tad provocó d iversas modi f icaciones de los s is temas de
inyección de combust ib le l íquido. Una solución senci l la consis t ió en
sus t i tuir las boqui l las de los inyectores por o tras de menos capacidad,
capaces de impulsar so lo la mi tad de la cant idad de combust ible
entregada en régimen de funcionamiento con acei te pesado.
Otros d isposi t ivos más f lexib les u t i l i zan bombas de inyección con dos
juegos de émbolos de dimensiones d i ferentes , el menor de los cuales
entrega so lo combust ible auxi l iar y e l mayor t iene capacidad bastante
para funcionar a plena carga con acei te pesado exclusivamente .
- Modif icaciones de los reguladores . Los reguladores de los motores
mixtos deben ser capaces de regular los caudales de gas y de acei te
pesado o la combinación de ambos. En aquel las ins talaciones donde
s iempre es te asegurado el suminis tro de gas en cant idad suf ic iente para
las cargas (o donde siempre se tenga not ic ia previa de una escasez
inminente de suministro) , los mandos del regulador pueden prepararse
para pasar manualmente de un combust ible a otro .
Funcionando con gas e l regulador es ta conectado a una válvula de
mariposa montada en la a l imentación de gas; funcionando con acei te
pesado, e l regulador es ta conectado al s is tema de control de la inyección
de combust ib le, normal en los motores diesel . Al pasar a gas, la bomba
de inyección de combust ible l íquido cont inua suminis trando una cant idad
f i ja de combust ible auxi l iar.
36
- Precauciones de seguridad. Los motores de gas , al igual que los
motores d iesel , neces i tan protegerse de los daños que puede provocar
una baja presión de engrase, una temperatura exces iva del agua de
refr igeración o el embalamiento . Por razones de seguridad, es
importante que cuando uno de tales d isposi t ivos de seguridad detenga un
motor de gas , la válvula de admisión de gas se c ierre inmediatamente
para impedir que se acumule gas dentro del motor o en sus proximidades ,
además los motores mixtos deben detenerse rápidamente cuando fal le la
al imentación de acei te pesado, ya que entonces no hay combust ible
auxi l iar para el encendido.
Por es tas razones, la mayoría de los motores de gas es tán equipados con
mecanismos automát icos que cor tan la a l imentación de gas s iempre que
e l motor se para o fal la el suministro de acei te pesado.
- Válvulas de gas y mecanismos de dosi ficación. Son dos los s istemas
más corr ientes para controlar la entrada total de gas en un motor y
repart ir la entre los c i l indros .
En uno de el los se hace uso de una válvula de mariposa senci l la montada
en la entrada a l co lector de gas pr incipal que regula el caudal de gas
adecuándolo a la carga, junto con las válvulas o toberas dosi f icadoras
ubicadas en los conductos de admis ión de gas que van a cada ci l indro .
37
El otro procedimiento consis te en montar una válvula de dosi f icación
proporcionada independientemente en cada ci l indro , mandadas todas
e l las por e l regulador mediante un e je común.
1 .7.3. Motores de gas de a l ta compresión y encendido por chispa. Este
t ipo de motores modernos de gas de al ta compresión y encendido por
chispa no evolucionó a part ir de los motores de gas de baja compresión ,
s ino a part ir de los mucho más recientes motores mixtos. Y como su
nombre lo indica e l encendido de la mezcla de aire y gas comprimida se
real iza a través de una chispa eléctrica en lugar de combus t ible auxi l iar .
Los primeros in tentos mostraron que e l mismo s is tema de encendido que
se usa en los motores de baja compresión no s irve . Por consiguiente fue
necesario proceder a reforzar el s is tema de encendido eléctr ico para
conseguir (1) la mayor tensión e léctrica necesaria para provocar el sal to
de la chispa a través de una mezcla mucho más densa a consecuencia de
la mayor compresión y (2) e l aumento de energía térmica precisa para
inf lamar una mezcla que es pobre comparada con la mezcla per fecta.
La expl icación de e l lo res ide en que ni la chispa eléctr ica más fuerte es
capaz de in f lamar una mezcla pobre de gas y aire con la misma ef icacia
que un chorro de combust ib le ardiente, ya que la energía térmica
producida por la chispa es l imi tada y está conf inada a una zona
pequeña, desde que la l lama debe extenderse al res to de la mezcla .
38
Entonces, como consecuencia de la peor cal idad del proceso de
combust ión, es tos motores requieren generalmente mezclas algo más
r icas que los motores mixtos y exhiben tendencia a detonar.
1 .7.3.1 . Factores que favorecen la detonación. Los factores más
importantes que favorecen la detonación en los motores de gas de al ta
compresión y encendido por chispa son los s iguientes:
- Sobrecarga del motor
- Desigual repart ic ión de la carga entre los ci l indros
- Relación de compresión excesiva
- Pres ión de compresión demasiado elevada
- Mezcla demasiado r ica
- Mezcla no uni forme
- Excesivo avance del encendido
- Cámaras de combust ión demasiado alargadas
39
- Turbulencia insuf iciente
- Exceso de temperatura del aire de admis ión
- Exceso de temperatura del agua de refr igeración
- Temperatura de encendido del combust ib le gaseoso baja
- Contenido de hidrogeno excesivo
Muchos constructores de motores , para enfrentarse a las var iaciones de
composición del gas y de las condiciones de funcionamiento ut i l i zan
relaciones de compresión más bajas en sus motores de encendido por
chispa que en los correspondientes mixtos .
En los motores de es te t ipo de cuatro t iempos las relaciones de
compresión suelen si tuarse entre 10:1 y 12.5 :1 en la actual idad, los
motores de gas de encendido por chispa que queman mezclas pobres ,
aunque de rendimiento muy super ior a los de baja compres ión consumen
generalmente un poco más de combust ib le que sus equivalentes mixtos .
El los se debe a que parte del gas no se quema por completo y a que e l
rendimiento del combust ible se hace necesariamente menor a l d isminuir
l igeramente la compresión .
40
1.7.3.2 . Caracter ís t icas part iculares . La compresión de los motores de
encendido por chispa t iende a ser algo in fer ior a la de los motores
mixtos . Otras de sus caracter ís t icas son las s iguientes:
Necesi tan un s istema eléctrico de encendido de al ta tens ión (de 25.000 a
30 .000 vol t ios) en las cula tas , los inyectores de acei te pesado es tán
sus t i tuidos por buj ías bl indadas que suelen incorporar res i s tencias para
reducir la combust ión de los e lectrodos .
La admisión del gas se l leva a cabo de la misma forma que en los
motores mixtos. Tienen un s is tema para reducir automát icamente e l
caudal de a ire durante e l funcionamiento a carga reducida, pues s i la
mezcla es demas iado pobre no se in f lamará n i se quemará
adecuadamente .
La regulación de la a l imentación de aire es más importante en los
motores de encendido por chispa que en los mixtos, ya que como hemos
v isto , la chispa e léctr ica no es tan buen inic iador como un chorro de
combust ib le auxi l iar ardiente y la composición de la mezcla ha de
mantenerse dentro de los l imi tes más es trechos.
La dosi f icación proporcionada del gas se l leva a cabo según los mismos
procedimientos que en los motores mixtos . Sin embargo hay o tro
procedimiento que se emplea en a lgunos motores de este t ipo que
41
consis te en una válvula mezcladora única que dosi f ica adecuadamente e l
gas y e l aire a la vez, con el f in de mantener una relación aire/gas
sus tancia lmente constante para todas las cargas .
Es ta válvula es accionada por e l regulador del motor y ajus ta e l caudal
del gas (y de a ire ) de acuerdo con la carga.
La refr igeración del aire de entrada es una caracter ís t ica práct icamente
común a todos los motores sobreal imentados y a algunos de aspiración
normal a causa de que, a igualdad de o tras condiciones, cuanto menor
sea la temperatura del a ire que entra en los ci l indros , tanto mayor será
la potencia que pueda desarrol larse s in detonación será posible elevar la
relación de compresión y adelantar e l encendido con la consiguiente
mejora del rendimiento del combust ible.
42
Figura No. 6 Vis ta en corte del motor de gas de cuatro t iempos y al ta compresión KSV.
En la f igura 6 se muestra un motor Cooper-Bessemer KSV, e l cual es un
motor de gas de cuatro t iempos turboal imentado por pulsos. La potencia
nominal del modelo de dieciséis (16) ci l indros es de 6750 Kw a 514 rpm
y t iene ocho (8) colectores de escape para uni formizar e l barrido.
Los motores de encendido por chispa no usan combust ib le auxi l iar
funcionan exclusivamente con gas. Evidentemente, es tos motores solo
podrán u t i l i zarse en aquel los casos en que e l suministro de gas sea
suf ic iente e interrumpido.
En las estaciones de compresores de los gasoductos hay s iempre
disponibi l idad de gas barato, por lo que en e l las los motores de
encendido por chispa resul tan de apl icación per fecta.
43
2 . REGULADORES
2 .1 CONCEPTO
El regulador de un motor es un mecanismo sensib le a l régimen del mismo
que corrige o l imi ta automát icamente las revoluciones del motor
ajus tando a la cant idad de combust ible que é l mismo recibe. Los
reguladores de t ipo más habi tual ajustan el caudal del combust ib le de
forma que el motor se mantenga girando a régimen constan te cualquiera
sea el valor de la carga.
Todo regulador ejecuta sus función en dos etapas: (1) medida de
velocidad y (2) ac tuación sobre el mando de combust ib le. As í un
regulador hidrául ico se d i ferencia de uno mecánico en que la segunda
etapa se l leva a cabo mediante un disposi t ivo hidrául ico .
Para entender como actúan los dis t intos reguladores es indispensable
comprender b ien algunos términos relat ivos a estos mecanismos; como
son regulación de velocidad, caída de velocidad, f luctuaciones , etc .
Es tas son las caracterís t icas pr incipales que expresan el grado de
control que un regulador ejerce sobre el funcionamiento de un motor .
45
2.1.1. Relación de velocidad. (Técnicamente , regulación de velocidad en
régimen permanente) . La relación de velocidad de un motor , es la
var iación en su velocidad f inal o sos tenida , cuando la carga var ía desde
su valor máximo nominal hasta cero o v iceversa , s in ajustar e l regulador
(es decir , s in var iar la tens ión del muel le) . Esta var iación de velocidad
se expresa como porcenta je de la velocidad nominal para plena carga de
la forma s iguiente:
RPM en vacío – RPM a plena carga Regulación de velocidad = X 100 RPM nominales a p lena carga
Se observará que la regulación de velocidad se re f iere a una var iación
de las revoluciones en régimen permanente . Esto signi f ica que e l motor
y regulador deben disponer de t iempo suf iciente para alcanzar un
posición y un régimen estables para carga en cues t ión .
La regulación de ve locidad es muy importante por var ias razones , una de
las cuales es que determina de que forma dos o más motores que
arras tren la misma carga compart irán una var iación de ésta . Además la
regulación de velocidad de un motor es tá relacionada directamente con
lo que se l lama caída de velocidad del regulador .
2 .1.2. Caída de Velocidad. La caída de velocidad de un regulador es la
var iación de su velocidad de g iro que produce el desplazamiento de su
46
eje de sal ida (la var i l la del mando de combust ible) desde la posición
máxima al imentación hasta la posición de cor te o v iceversa .
La caída de velocidad de un regulador d i f iere de la regulación de
velocidad de un motor en que la caída puede ser permanente o
transi toria . Todos los reguladores han de es tar dotados de caída para
evi tar fa lsas maniobra o sobrecorrección.
Si la caída de velocidad es permanente , el e je de sal ida del regulador se
det iene en una posic ión d i ferente para la velocidad.
Correspondientemente es to a fecta a la regulación de velocidad del
motor y la velocidad f inal del motor es d ist in ta para cada uno de los
valores de carga. Por el contrar io, s i la caída de velocidad f inal
(permanente ) del motor permanece constantemente, independientemente
de la carga. Como es to es frecuentemente venta joso, muchos reguladores
hidrául icos se proyectan para emplear caída de velocidad transi toria
más que permanente .
2 .1.3. Fluctuación. Es una variación rápida de velocidad repet ida y a
veces r í tmica debida al hipercontrol del regulado. La f luctuación es una
per turbación cont inua, es decir , las variaciones rápidas o pulsaciones
irregulares se mant ienen repi t iéndose así mismas. No obstante , es tas
pulsaciones periódicas pueden aparecer s in que el regu lador sea la
causa . S i el regulador es la causa de la f luctuación desaparecerá s i e l
47
acelerador del motor se b loquea en una posic ión f i ja; pero s i las
pulsaciones cont inúan, el regulador no es responsable .
2 .1.4. Estabi l idad. La es tabi l idad de un regulador es su capacidad para
mantener un régimen bajo constante o variable s in que haya
f luctuaciones.
2 .1.5. Espacio Inac t ivo , Sensibi l idad o Espacio Muerto. Es la var iación
de la velocidad que se neces i ta antes de que el regulador comience a
corregir la posición del acelerador. Es ta vaci lación es e l resul tado del
retraso en la actuación del regulador ocasionado por e l razonamiento y
los huelgos del mecanismo.
2 .1.6. Rapidez de Respuesta . Es la celeridad con que un regulador actúa ,
la cual depende de su potencia con relación al t rabajo que ha de
real izar . Entonces cuanto mayor sea la fuerza motr iz que desarrol la ,
menor será e l t iempo necesario para vencer las res is tencias.
2 .1.7. Capacidad. Revela la in tensidad de la fuerza motr iz que desarrol la
un regulador y que se pone de mani f ies to por la cant idad de trabajo que
puede e fectuar su eje de sal ida .
La capacidad (en ki lográmetros) es igual a la de la fuerza media
e fect iva (en ki lopondios) en su extremo de sal ida por la dis tancia (en
48
metros) que se desp laza el extremo de sa l ida en un recorr ido completo o
carrera.
2 .1.8. Acción Correctora. La acción correctora de un regulador
tacométrico es pues ta en juego por una var iación en las revoluciones
del motor y se l lama acción correctora por que corr ige las revoluciones
del motor . Cuanto menor sea e l espacio muerto, antes comenzará la
acción correctora después de que comience la var iación de las
revoluciones. Cuanto mayor sea la rapidez de respuesta del regulador ,
tanto más rápidamente pondrá el acelerador del motor en su nueva
posición. El espacio muerto determina el t iempo que e l regulador se
retrasa antes de comenzar a actuar , mientras que la rapidez de respuesta
determina la pront i tud con que f inal iza sus acción correctora.
Tanto e l espacio muerto como la rapidez de respuesta son , por
consiguiente, factores importantes en e l comportamiento de los
reguladores. Algunos reguladores h idrául icos combinan un espacio
muerto pequeño con una gran capacidad (rapidez de respuesta) hasta e l
punto de que responden a variaciones de velocidad in fer iores a 0,01% y
pueden pasar e l acelerador desde la posición de plena carga a la de
vacío, o viceversa, en menos de un cuar to de segundo.
2 .1.9. Desviación de la velocidad del motor . Es toda var iación de
velocidad respecto a su valor nominal , el valor de la desviación para una
49
variación de carga dada depende de las caracter ís t icas del motor , as í
como de las del regulador . En resumen, las condiciones que determinan
una desviación de velocidad son:
- El t iempo invert ido para corregir e l caudal de combustible inyectado
de acuerdo con las nuevas demandas de carga, es to depende del
regulador , ta l como se expl icó anter iormente.
- La inercia del vo lante y las demás piezas g ira tor ias . Esto depende de
la const i tución del motor y de la máquina que arrastre.
- El t iempo que necesi ta el e je de sa l ida del motor para responder a la
var iación del caudal de combust ible inyectado. Es to depende de e l
número de c i l indros , del régimen , y del t ipo de sis tema de inyección.
2 .2. FUNDAMENTOS DE LOS REGULADORES DE VELOCIDAD
El funcionamiento de es tos reguladores se basa en el hecho de que toda
var iación de carga produce inmediatamente una var iación en las
revoluciones del motor . La potenc ia que desarrol la un motor de
combust ión in terna depende de la cant idad de combust ib le que se queman
en los ci l indros (Hasta la máxima que pueda producir) , lo que d icho en
otras palabras quiere decir que s i e l combust ib le se inyecta con más
rapidez (k i logramos de acei te pesado o metros cúbicos de gas por
50
carrera) , e l motor desarrol lará más potencia. S i la potencia que e l
motor desarrol la sobrepasa la potencia demandada, e l exceso sirve para
aumentar las revoluciones; por e l contrar io, s i la carga aumenta hasta
hacerse mayor que la potencia producida , d i
función con rapidez , precis ión y automát icamente; para e l lo e l regulador
percibe pr imero la variación de las revoluciones del mo tor y después
ajus ta e l caudal de combust ib le conveniente.
función con rapidez , precis ión y automát icamente; para e l lo e l regulador
percibe pr imero la variación de las revoluciones del mo tor y después
ajus ta e l caudal de combust ib le conveniente.
función con rapidez , precis ión y automát icamente; para e l lo e l regulador
percibe pr imero la variación de las revoluciones del mo tor y después
ajus ta e l caudal de combust ib le conveniente.
2 .2.1. Reguladores de velocidad. Lo pr imero que debe hacer un
regulador para actuar sobre la velocidad de un motor es medirla . Todos
los reguladores desde los mas sencil los hasta los más e laborados ,
incluyen un d isposi t ivo de precis ión para medir las revoluciones del
motor (El tacómetro) . Después de haber medido la velocidad, e l
regulador debe transformar la indicación del tacómetro (cuando ocurre
un cambio de velocidad) en un movimiento de su e je de sal ida . Este eje
está unido a la borda de mando del s is tema de inyección de combust ible
51
y de es ta forma se controla la cant idad del mismo inyectado a los
c i l indros.
2 .2.2. Medida de velocidad. Práct icamente en todos los reguladores de
los motores Diesel y de gas , la pr imera fase de su actuación la l leva a
cabo un tacómetro centr í fugo. En su d iseño mas corriente , que se
presenta en la f igura 7 és te mecanismo está compuesto por dos
contrapesos esfér icos , montados en lados opuestos de un e je, que giran
con el motor impulsados por es te a través de engranajes .
Figura No. 7 Tacómetro centrí fugo. (Gobernador Woodward)
Figura No. 8 Posición de equi l ibr io de los brazos del tacómetro a velocidad normal .
52
Como consecuencia del giro, los contrapesos es tán somet idos a una
fuerza centr í fuga, a la que se opone o contrarres ta un muel le que suele
l lamarse reductor.
La f igura 8 muestra la posic ión de equ i l ibr io a velocidad normal , en la
que los brazos de los contrapesos es tán vert icales .
Cuando la velocidad aumenta f igura 9, aumenta también en forma
centrí fuga sobre los contrapesos y es tos se desplazan ale jándose de sus
e je de rotación y haciendo que se eleven sus respect ivos talones, lo cual
produce el aumento de la fuerza antagonis ta del muel le.
Como es te es su f icientemente r ígido para registrar la acción de la fuerza
centrí fuga, se le l lega a un punto de equi l ibr io en el cual la resis tencia
del muel le contrarresta a la fuerza centr í fuga y que corresponde una
posición en la que los contrapesos es tán a lgo mas desplazados hacia
fuera.
Si la velocidad disminuye y la acción del muel le los desplaza hacia
dentro hasta alcanzar una nueva posic ión de equi l ibr io, a sí pues , para
cada velocidad de l motor , los contrapesos adquieren una posición
def inida por su dis tancia al e je de ro tación.
53
Figura No. 9 Efecto del aumento de la velocidad en un Gobernador R.
Figura No. 10 Efecto de la d isminución de la velocidad en un Gobernador.
2 .3. CLASIFICACION
2.3.1. Reguladores mecánicos. Como se mencionó anter iormente cuando
el tacómetro (d isposi t ivo que mide la velocidad de giro) de un regulador
se acelera , la fuerza centr í fuga de los contrapesos es mayor que la
fuerza antagonis ta del muel le y v iceversa.
54
En los reguladores mecánicos se ut i l i za directamente es tas fuerzas para
accionar e l mecanismo de a l imentación de combust ib le. En la f igura 11,
se esquematiza e l mecanismo de variación de al imentación de
combust ib le.
- Mecanismo motriz . Es la var i l la del muel le reductor que transmite
directamente la fuerza creada por los contrapesos.
- Acoplamiento . Conecta el mecanismo motr iz con la válvula de
combust ib le.
- Válvula de combust ib le . En lugar de los e laborados d iseños que
realmente se usan en los motores, en los esquemas se representará una
válvula de compuer ta senci l la para hacer c laramente v isib le e l paso de
combust ib le.
Figura No. 11 Esquema del disposi t ivo de variación de la a l imentación. (Woodward Governor Co.)
55
Figura No. 12 Efec to del aumento de la carga sobre un regulador mecánico . (Woodward Governor Co.)
Considérese ahora la actuación combinada del disposi t ivo tacómetrico y
e l mecanismo de la al imentación de combust ible , ta l como tendría lugar
en un regulador mecánico e lementa l como el descri to , cuando se
produce un aumento de la carga y cuando se produce una disminución de
la misma.
Si la carga aumenta f igura 12, entonces:
- Cuando la carga crece, e l régimen del motor baja .
- Cuando el régimen del motor baja , disminuye la velocidad de giro de
los contrapesos.
56
Al d isminuir la velocidad de giro de los contrapesos , se reduce la fuerza
centrí fuga y el muel le reductor actúa desplazando los contrapesos hacia
dentro y empujando la var i l la hacia abajo.
El desplazamiento descendente de la var i l la abre más la válvula de
combust ib le y aumenta e l paso de es te hacia e l motor .
El aumento de al imentación de combust ible proporciona el aumento
adicional de potencia que el motor necesi ta para hacer frente a la nueva
carga.
El motor recobra velocidad, pero s in alcanzar la precedente porque, s i
as í fuera, e l acelerador no es tar ía suf ic ientemente abier to para arras trar
la carga incrementada. Téngase en cuenta que la aber tura del acelerador
sólo puede aumentar por el desplazamiento de los contrapesos hacia su
e je de rotación en razón de que la veloc idad sea más baja.
Si la carga disminuye f igura 13, entonces:
- La carga sobre e l motor diminuye y el régimen sube.
- El aumento del régimen del motor, con e l correspondiente aumento de
la velocidad de giro de los contrapesos , da por resul tado que la fuerza
57
centrí fuga actuante contra e l muel le reductor aumenta y e l lo produce la
e levación de la var i l la .
Al desplazarse hacia arr iba la vari l la , la válvula de combust ible reduce
e l paso , lo que a su vez reduce la potencia del motor para adaptar la a la
nueva carga.
Figura No. 13 Efectos de la disminución de la carga sobre un regulador mecánico . (Governor Woodward) .
La velocidad del motor d isminuye, pero no hasta su valor or iginal
porque es mecánicamente imposib le mantener una al imentación de
combust ib le menor con los contrapesos en la posic ión pr imi t iva. La
aber tura menor de la al imentación de combust ible necesaria para la
menor carga hacen que las bolas es tén desplazadas de la vert ical hacia
fuera y el lo s igni f ica que la velocidad ha de ser mayor que antes .
Se observará que en las actuaciones del regulador recién descr i tas , la
velocidad permanente f inal del motor resul ta ser in fer ior a la or iginal
cuando la carga aumenta y mayor que la or iginal cuando la carga
disminuye. En el caso del aumento de carga, la acción del regulador no
basta para restaurar las revoluciones del motor hasta el valor anter ior
correspondiente a la carga no aumentada. Análogamente en el caso de
disminución de carga la acción del regulador es capaz de disminuir las
58
revoluciones del motor hasta e l va lor anter ior correspondiente a la
carga no d isminuida.
Es ta incapacidad para regular completamente la velocidad permanente
or ig inal después de una var iación de carga se l lama caída de velocidad
permanente y es una caracter íst ica propia de todos los reguladores
mecánicos, causadas por e l hecho de que el acelerador es accionado
directamente por los contrapesos por medios mecánicos, por lo tanto ,
dichos reguladores son usados en muchas apl icaciones en donde una
caída de velocidad moderada es sa t is factoria .
Ventajas
a) Son Baratos.
b) Su comportamiento es sat is factor io cuando no es necesario mantener
exactamente la misma velocidad independiente de la carga.
c) Son sumamente senci l los y constan de pocas piezas .
Desventajas
a) Tienen espacios muertos grandes, debido al hecho de que el tacómetro
también ha de proporcionar la fuerza que adiciona el mando de
combust ib le.
59
b) Su capacidad es re lat ivamente pequeña, sa lvo que sean exces ivamente
grandes .
c) Su caída de velocidad es inevi table , por lo que no puede emplearse
cuando sea necesario mantener la velocidad constante .
2 .3.1.1 . Modelos de reguladores mecánicos . El regulador mecánico
picker ing que se observa en la f igura 14 se emplea para motores rápidos
pequeños . Obsérvese que hace uso de un muel le único exter ior que actúa
a la vez como reductor y muelle de ajus te . Además, un uso abundantes
de coj inetes de bolas contribuye a mejorar su sensibi l idad.
En la f igura 15, se observa una vis ta en cor te de un regulador cummis
del t ipo normal para automoción, incorporado como parte integral al
s is tema de inyección . Este regulador es un l imitador de velocidad que
controla la velocidad mínima, o de Ralent í , y la velocidad máxima,
mediante sendos muel les antagonis tas de la acción centr í fuga de los
contrapesos.
60
Figura No. 14 Regulador Mecánico Pickering.
61
Figura No. 15 Vista en corte de un Regulador Mecánico Cummnins.
1. Contrapesos 2 . Eje pr incipal 3. Regulador de pres ión 4. Conexión al tacómetro indicador 5. Fi l t ro 6. Válvula de c ierre 7. Bomba de engranajes 8. Ant ipulsador 9. Torni l lo de ra lent í 10 . Muel les de ra lent í 11 . Muel le de veloc idad máxima 12. Eje del acelerador
En el anexo B se pueden observar otros modelos de reguladores
mecánicos que también son ut i l i zados en a lgunos motores.
2 .3.2. REGULADORES HIDRAULICOS
2 .3.2.1 . Fundamento de los reguladores hidrául icos. En los reguladores
hidrául icos , la fuerza motriz que acciona el acelerador del motor no
procede directamente del tacómetro , s i no de un pis tón h idrául ico de
maniobra o servomotor , que es actuado por un l íquido a pres ión ,
generalmente acei te impulsado por una bomba. Empleando un p istón de
las dimensiones adecuadas a la pres ión de acei te conveniente, puede
conseguirse que la potencia d isponible en e l eje de sal ida del regulador
62
(capacidad) sea suf ic iente para hacer funcionar con pront i tud e l
mecanismo de combust ible de cualquier motor por grande que sea.
A través de la vari l la , e l tacómetro es tá unido a una pequeña válvula
c i l índr ica l lamada válvula auxi l iar . Es ta válvula se puede des l izar
arr iba y abajo por el inter ior de una cavidad ci l índr ica dotada de
or i f ic ios que regulan el caudal de acei te que entra y sale del servomotor .
La fuerza necesaria para desplazar esta válvula auxi l iar es
extraordinariamente pequeña y , por lo tanto, un mecanismo centr í fugo
pequeño será capaz de controlar una gran cant idad de potencia mediante
e l servomotor .
- Regulador Hidrául ico Elemental . En la f igura 16, se representa un
esquema del funcionamiento de un regulador hidrául ico e lemental . Se
observará que el resal to de la válvula auxi l iar es de la misma anchura
del ori f ic io y , de es ta forma, cuando el regulador funciona a la velocidad
de regulación e l resal to c ierra e l or i f ic io y no hay caudal de acei te.
63
Figura No. 16 Esquema del funcionamiento del regulador hidrául ico elemental .
Si la velocidad del regulador decrece, debido a un aumento de carga, los
contrapesos se desplazan hacia adentro y la válvula auxi l iar se mueve
hacia abajo . Con es to se abre e l or i f ic io que conduce a l pis tón de
maniobra poniéndolo en comunicación con la fuente de acei te a pres ión .
Es te acei te actúa sobre el pis tón , obl igándolo a moverse hacia arr iba
para aumentar la a l imentación de combust ib le.
Si la velocidad del regulador aumenta, debido a una disminución de la
carga, los contrapesos se desplazan hacia fuera y la válvula auxi l iar
sube con es to e l or i f ic io se abre y pone en comunicación a l p istón de
maniobra con el conducto de descarga que l leva al suminis tro, entonces ,
e l muel le montado encima del pis tón obl iga a es te a descender as í
disminuye la a l imentación de combust ible .
Obsérvese que los or i f icios permanecen cerrado únicamente para una
velocidad determinada. Por su parte el acelerador puede dar esta
velocidad en cualquiera de sus posiciones dependiendo es ta de la carga,
que puede variar desde la máxima hasta e l vacío. As í pues , teór icamente
64
el motor debe funcionar exactamente a la misma velocidad, cualquiera
que se la carga, y e l regulador podría l lamarse en pr incip io isócrono.
Desafor tunadamente , e l regulador h idrául ico recién descr i to t iene un
e fecto grave que impide su ut i l i zación. Se trata de un mecanismo
intrensecamete ines table, es decir , que se mueve cont inuamente ,
real izando acciones correctoras innecesarias . Dicho de otra forma,
f luctúa .
La causa de la f luctuación es e l inevi table lapso de t iempo que
transcurre entre e l momento en que e l regulador actúa y e l momento en
que e l motor responde efect ivamente, e l no puede regresar
ins tantáneamente a la velocidad pedida por el motor . Entonces , s i las
revoluciones del mo tor es tán por debajo de la velocidad de regulación ,
la válvula auxi l iara actúa de forma que e l pis tón de maniobra aumente la
al imentación de combust ible; pero cuando la velocidad haya aumentado
hasta su valor de regulación , de forma que la válvula es té centrada y e l
pis tón inmóvi l , la al imentación habrá sido ya incrementada
exces ivamente y el motor seguirá acelerándose. Entonces, es ta sobre
velocidad abrirá la válvula auxi l iar en el o tro sent ido, para d isminuir la
al imentación de combust ible; pero cuando la velocidad haya d isminuido
hasta su valor correcto, e l mando de combust ible habrá vuel to a
desplazarse demasiado, e l motor se habrá sobrerevolucionado y e l c iclo
volverá a repet irse indef inidamente. Por lo tanto deberá incorporarse
65
algún d isposi t ivo para que e l regulador funcione sa tis factor iamente
como se descr ibirá a cont inuación.
2 .5. CLASIFICACION
2.5.1. Regulador hidrául ico con caída de velocidad permanente . Con el
f in de conseguir un funcionamiento es table , la mayoría de los
reguladores h idrául icos incorporan un disposi t ivo de caída de
velocidad. Con este disposi t ivo se logra la estabi l idad porque con él , el
acelerador puede tomar solo una posic ión para cada velocidad. Por
consiguiente, cuando una var iación de la carga provoca una var iación de
la velocidad, la consiguiente actuación del regulador cesa en e l punto
correcto correspondiente a la cant idad de combust ible necesaria para la
nueva carga. De es ta forma, el d isposi t ivo de caída de velocidad evi ta la
f luctuación y maniobras innecesarias al regulador .
Para evi tar las f luctuaciones, la caída de velocidad debe ser su f iciente
para hacerse cargo del re traso inevi table representado por el t iempo que
emplea el motor en responder a la actuación del regulador .
Si la caída de velocidad es insuf ic iente, seguirá habiendo alguna
f luctuación mientras e l motor regresa a su velocidad de régimen
permanente tras la primera variación de velocidad momentánea.
66
Este t ipo de reguladores con la caída de velocidad permanente no son
isócrono. Más adelante se hablará de los reguladores hidrául icos
isócronos que consiguen la estabi l idad mediante disposi t ivos de caída
de velocidad transi tor ia.
Una caída de velocidad permanente puede conseguirse por var ias formas,
una de las cuales es conectar un balancín entre e l p is tón de maniobra y
e l muel le reductor de forma que, a l aumentar la a l imentación de
combust ib le, d isminuya el ajuste de velocidad.
El disposi t ivo se basa en la idea que a l reducir la tens ión del muel le
disminuya la velocidad del motor , y al aumentar la tens ión del muel le
aumente la velocidad del motor.
Las partes esenciales de un regulador hidrául ico con caída de velocidad
permanente son: una válvula auxi l iar de émbolos , el cual es tá unido a l
extremo de la vari l la y se des l iza por e l in ter ior del ci l indro dotado de
los or i f ic ios de actuación convenientemente ta ladrados . Estos ori f ic ios
se comunican con ambos lados de un c i l indro de maniobra so l idar io de la
válvula de al imentación . El mecanismo está suje to de forma que los
brazos del tacómetro es tán ver t ica les cuando el motor funciona a las
revoluciones y carga deseada. Su funcionamiento es e l s iguiente:
Si la carga aumenta f igura 17.
67
a) Cuando la carga crece, e l régimen del motor baja.
b) Cuando el régimen del motor baja, los brazos del tacómetro se mueven
hacia dentro, haciendo que descienda e l émbolo de válvula auxi l iar .
Figura No. 17 Efec to del aumento de la carga sobre un regulador con balancín de caída de velocidad permanente . (Woodwrad Governer) .
c ) El descenso del émbolo abre los or i f ic ios . Por el ori f icio in fer ior
pasa e l acei te hacia la parte infer ior de l pis tón, moviéndolo hacia arr iba
e incrementando la al imentación . El acei te que había en la parte
super ior del pis tón sale por e l or i f icio super ior del ci l indro a l sumidero .
d) El pis tón de maniobra al subir empuja el balancín hacia arr iba ,
reduciendo as í la tens ión del muel le .
68
e) La menor tens ión del muel le permite a los brazos del tacómetro
desplazarse hacia fuera, e levando así e l émbolo de la válvula auxi l iar y
decelerando el ul terior movimiento ascendente del pis tón de maniobra.
f ) Cuando los brazos del tacómetro se pongan ver t icales, los ori f ic ios de
maniobra se cerrarán y e l pis tón de maniobra detendrá su ascenso.
g) Como la tensión del muel le reductor disminuye cuando aumenta la
al imentación o la carga, la posic ión de equi l ibr io se logra con menos
fuerza centr í fuga en los contrapesos , o sea, con menos revoluciones del
motor.
h) La caída de velocidad es la reducción de las revoluciones del motor
or ig inada por el aumento de carga.
Obsérvese que el balancín impide las sobrecorrecciones deteniendo el
movimiento corrector del p istón de maniobra antes de que e l motor haya
regresado a sus revoluciones anter iores .
Si la carga disminuye f igura 18:
a) La carga sobre e l motor d isminuye y el régimen sube.
b) Cuando el régimen del motor sube, los brazos del tacómetro se mueven
hacia fuera, haciendo que ascienda e l émbolo de la válvula auxi l iar .
69
c) El ascenso del émbolo abre los ori f i c ios . Por el or i f ic io super ior pasa
acei te hacia la par te super ior del pis tón de maniobra moviéndolo hacia
abajo y disminuyendo la al imentación. El acei te que hab ía en la parte
infer ior del pis tón escapa a través de la puer ta in fer ior a l sumidero .
d) El p istón de maniobra a l bajar t i ra hacia abajo del balancín ,
aumentando así la tens ión del muel le .
e) La mayor tens ión del muel le hace que los brazos del tacómetro se
muevan hacía dentro, descendiendo así e l émbolo de la válvula auxi l iar
?? ?? ???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
?? ???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
70
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
???? a contrarres tar la tens ión del muel le.
a contrarres tar la tens ión del muel le.
a contrarres tar la tens ión del muel le.
a contrarres tar la tens ión del muel le.
a contrarres tar la tens ión del muel le.
71
h) La caída de velocidad es ahora e l aumento de las revoluciones del
motor en régimen permanente orig inado por al disminución de carga,
cuyo efecto es evi tar la f luctuación deteniendo el movimiento corrector
del p istón de maniobra antes de que el motor haya regresado a sus
revoluciones anteriores .
Ventajas.
En los reguladores h idrául icos con caída de velocidad permanente se
encuentran var ias caracter ís t icas de naturaleza favorable . Es tas
ventajas son:
- Son relat ivamente baratos.
- Son precisos y sensib les y dan una buena regulación de velocidad.
- Son senci l los y constan de pocas p iezas , por lo que a otros reguladores
hidrául icos se re f iere.
- Su capacidad es mayor que la de los reguladores mecánicos de
dimensiones s imi lares .
Desventajas
En contraposic ión a sus caracterís t icas favorables , los reguladores
hidrául icos con caída de velocidad permanente exhiben a lgunos puntos
f lacos que rebajan su apl icabi l idad práct ica. Es tos inconvenientes son:
72
- No son isócronos (o sea , no dan las mismas revoluciones para todas la
cargas) .
- El ajus te de la caída de velocidad no es cómodo. (Debe hacerse
actuando en e l inter ior del aparato) .
Figura No. 19 Vis ta en corte de un regulador Woodward con caída de velocidad permanente .
En la f igura 19 , que es una vis ta en cor te de un regulador Woodward SG,
puede apreciarse cómo es en real idad la const i tución in terna de un
regulador hidrául ico es tabi l i zado mediante caída de velocidad.
73
Obsérvese que el p is tón de maniobra de este regulador es de s imple
e fecto y la pres ión del acei te actúa só lo en uno de sus extremos, que es
e l interior. Entonces, la pres ión del acei te hace subir al pis tón ,
mientras que la tens ión del muel le actúa sobre e l pis tón hacia abajo para
obl igarlo a descender cuando el émbolo de la válvula auxi l iar abre e l
or i f ic io de descarga y al iv ia la pres ión del acei te.
2 .6. REGULADORES HIDRAULICOS ISOCRONOS
Son aparatos capaces de mantener exactamente constante e l régimen del
motor s in que aparezca f luctuación. El lo lo consiguen estabi l i zando el
funcionamiento de su mecanismo ut i l i zando un disposi t ivo de caída de
velocidad mientras dura la corrección de la al imentación de combust ible ,
y después el iminando gradualmente la caída a la vez que el motor
responde al cambio de a l imentación y regresa a sus revoluciones
or ig inales . Así pues, la caída de velocidad de los reguladores isócronos
es transi tor ia. El empleo de una caída de velocidad transi tor ia para
evi tar las sobre correcciones de la a l imentación de combust ib le se l lama
compensación y requiere dos acciones:
- Apl icación de caída de velocidad a la vez que varía la a limentación de
combust ib le.
74
- El iminación gradual de la caída de velocidad, a la vez que e l motor
responde al cambio de a l imentación para que es te regrese a su régimen
or ig inal .
Es tas acciones pueden l levarse a cabo combinando dos pis tones
hidrául icos y una válvula da aguja. El e fecto de caída se consigue
mediante los dos p intones que están conectados a través de un conducto
de acei te , y se el imina dejando que e l acei te escape de l conducto de
unión a través de la válvula de aguja , que lo descarga al sumidero.
Las partes que in tervienen en un regulador para apl icar y e l iminar la
caída de velocidad transi toria son f igura 20.
- Un pistón transmisor . (p istón actuador) , para transfer ir e l movimiento
de mando del acelerador a un pis tón reaccionante.
- Un pis tón reaccionante . Cargado un muel le (p istón receptor) que
actúa sobre las partes del regulador que producen la caída de velocidad.
- Una válvula de aguja . Ajus table s i tuada en e l conducto de acei te que
une ambos p istones, que faci l i ta la descarga del acei te al sumidero.
Si la carga permanece constante f igura 20 entonces:
a) El motor funciona a su régimen normal bajo la carga es tacionaria.
75
b) Los brazos del tacómetro están ver t icales y el balancín f lo tante
horizontal .
c) Los or i f ic ios del ci l indro de la válvula auxi l iar es tán cubier tos por los
resal tos del émbolo.
d) El pis tón receptor del compensador está en su posición normal .
e) El pis tón de maniobra y la var i l la de combust ibles es tán inmóvi les .
(La posic ión representada corresponde aproximadamente a media
al imentación) .
Figura No. 20 Partes de un regulador Isócrono (carga constante) .
Si la carga aumenta f igura 21 entonces:
a) Cuando la carga crece, e l régimen del motor baja.
76
b) Los brazos del tacómetro se mueven hacia dentro, haciendo que
descienda el émbolo de la válvula auxi l iar .
c) El acei te a presión e leva e l p is tón de maniobra ( f igura 22) , obl igando
a su vez a descender al p is tón actuador.
d) El pis tón actuador envía acei te a l p is tón receptor , haciendo que éste
suba comprimiendo el muel le y e levando el émbolo de la válvula auxi l iar ,
con lo cual se c ierran los or i f icios de és te y se det iene el movimiento del
pis tón de maniobra .
Figura No. 21 Primer efecto del aumento de la carga sobre un regulador hidrául ico Isócrono.
77
Figura No. 22 Segundo efecto del aumento de la carga sobre un
regulador hidrául ico Isócrono.
e) El pis tón de maniobra ya ha subido , aumentando la a l imentación de
combust ib le y devolviendo el motor a su régimen normal .
f ) A la vez que e l motor obedece al cambio de a l imentación ( f ig. 23) , sus
revoluciones retornan gradualmente a las or iginales y los brazos del
tacómetro regresan gradualmente a su posic ión vert ical . Al mismo
t iempo, e l muel le comienza a obl igar al pis tón que vuelve a su posic ión
normal , con lo que e l balancín f lotante báscula alrededor del pasador-
pivote de la válvula auxi l iar.
g) La rapidez con que e l pis tón receptor desciende es tá determinada por
la apertura de la válvula de aguja, que es a jus table. S i és ta aber tura es
correcta, la rapidez con que regresa el p istón será exactamente igual a
la rapidez con que los brazos del tacómetro regresan a la posición
ver t ica l .
h) Al f inal del c iclo , el motor funcionará a sus revoluciones orig inales ,
los brazos del tacómetro estarán vert icales , e l balancín f lo tante
nuevamente horizonta l , los or i f ic ios cerrados , e l pis tón receptor habrá
regresado a su pos ición or iginal y el pis tón de maniobra es tará en la
nueva posic ión correspondiente a la al imentación para la nueva carga.
78
Figura No. 23 Ult imo efecto del aumento de la carga sobre un regulador Hidrául ico Isócrono.
Si la carga disminuye.
Cuando la carga decrece, e l regulador pasa exactamente por las mismas
s i tuaciones que cuando aumenta, pero en sent ido contrar io por lo tanto
no es necesario describ ir el proceso.
Es tr ictamente hablado, sólo los reguladores isocrónos son reguladores
de velocidad de regulación constante . Todos los reguladores mecánicos
y algunos h idrául icos t ienen caída de velocidad permanente y no son
isócronos, porque e l régimen permanente del motor es l igeramente
dis t in to para cada carga. No obstante, la variación de velocidad entre
la p lena carga y e l vacío (regulación de velocidad) suele ser únicamente
de 3 a 8%, y como es tos reguladores mant ienen las revoluciones del
motor sus tancialmente constante , se c las i f ican también como reguladores
de velocidad de regulación constante .
2 .6.1. Reguladores isocronos con caída de velocidad permanente . Muchas
centrales e léctr icas cont ienen var ios grupos generadores de corriente
al terna, cada uno de los cuales debe compart ir la carga con los demás a
la vez que en la red se mant iene una frecuencia constante . Es to requiere
e l empleo de regu ladores isócronos (o sea, con caída de velocidad
transi toria) equipados con un mecanismo para a jus tar a voluntad la
79
caída de velocidad permanente . O sea, son reguladores que t ienen caída
de velocidad tanto transi toria como permanente . Para evi tar las
f luctuaciones, e l mecanismo de caída de velocidad t ransi tor ia está
s iempre act ivo; el de caída de velocidad permanente es a jus table a
voluntad desde caída nula ( isocronismo) hasta una caída del 5% en
régimen permanente .
En la f igura 24 puede verse como se añade el d isposi t ivo de caída
permanente al regulador h idrául ico isócrono descri to antes .
Simplemente se in troduce un balancín que s irve para var iar la tens ión
del muel le exactamente de la misma forma como se descr ibió a l t ra tar de
los reguladores h idrául icos con caída de velocidad permanente .
La caída de velocidad se ajus ta haciendo desl izar e l balancín hacia uno
u otro extremo con el f in de cambiar la relación de los brazos de
palanca. Así , s i el balancín se des l iza hacia la derecha, un movimiento
determinado de la var i l la de combust ib le producirá un movimiento mayor
del contorno de leva , y por lo tanto una mayor variación de la tens ión
del muel le, y de la caída de velocidad; s i e l balancín se des l iza hacia la
izquierda, e l e fecto de leva sobre la tensión del muel le es menor y la
caída de velocidad se reduce. Si el balancín se des l iza completamente
hacia la izquierda, la máxima al tura ver t ical de leva queda si tuada
directamente bajo el pasador p ivote, por lo que la leva no ejercerá
80
efecto a lguno sobre el muel le reductor, desaparecerá la caída de
velocidad permanen te y el regulador se conver t irá en i sócrono.
Figura No. 24 Disposi t ivo de caída de velocidad permanente en un regulador hidrául ico Isócrono.
Además de los reguladores hidrául icos descri tos anter iormente, exis ten
muchos más, pero que en princip io su funcionamiento es e l mismo, por
tanto no es necesar io descr ibir los sin que esté demás mostrar a lgunos
modelos. (ver anexo C).
81
2.6.2. Reguladores eléctr icos . Es tos reguladores responden a la
velocidad del motor medida por la corr iente de la frecuencia eléctr ica
producida por un generador arras trado por e l motor . Un circui to
e léctrico mide es ta frecuencia, que cuando se separa de la normal hace
que e l c ircui to envíe una señal e léctrica a un so lenoide que acciona el
mecanismo de mando de combust ible del regulador . El c ircui to de
medida de la frecuencia sust i tuye a los contrapesos y al muel le reductor
de los reguladores mecánicos; o sea , e l tacómetro es, en es te caso ,
e léctrico y no centr í fugo o mecánico.
2 .7. Ajus tadores de velocidad y producción de e lectric idad. Los
reguladores de los motores que accionan generadores e léctr icos es tán
s iempre equipados con a jus tadores de velocidad de precis ión, los cuales
son necesarios para:
- Ajustar e l régimen del motor para que sa t is faga las revoluciones
nominales del generador.
- Sincronizar un generador de corr iente a l terna con otro para hacer que
sus cic los de tens ión coincidan exactamente antes de ser conmutados o
conectados en paralelo.
- Controlar la potencia e léctr ica producida por cada motor cuando
funciona en paralelo. Cuando los motores se acoplan entre si , e l
ajus tador de velocidad es en real idad un ajustador de la carga, porque
82
puede a jus tar la carga que soporta e l motor sin variar sus tancia lmente
la velocidad del mismo. La razón es que las fuerzas eléctr icas que crean
los generadores de corriente al terna obl igan a todos los motores
aclopados a mantenerse en s incronismo y a cambiar de revoluciones a l
unísono.
Si e l ajustador de velocidad de uno de los motores se gira en e l sent ido
de mayor velocidad se incrementa la tens ión del muel le opuesto a la
fuerza centrí fuga de los contrapesos , sale hacia abajo la vari l la del
tacómetro y e l mecanismo del combust ib le se desplaza a una posición de
mayor caudal . Si e l motor podara en so l i tar io su régimen subiría , pero
como su régimen es ta eléctr icamente enclavado a los regímenes de los
otros motores del acoplamiento, sus revoluciones suben una
ins igni f icancia.
El uso de los reguladores h idrául icos para grupos e lectrógenos se está
general izando cada vez mas para conseguir una regulación mas precisa
de la frecuencia, un control más a f inado de la tensión y una mejor
repart ición de la carga. Es ta ú l t ima depende de las caídas de velocidad
de los reguladores.
La caída de velocidad del regulador determina como se d iv ide una carga
común entre dos o más motores cuando la carga varía . Cuando esta
carga común es te conectada mecánica o e léctricamente , impone a los
83
motores funcionar s iempre a las mismas revoluciones por minuto
rela t ivas. Por e jemplo , supongamos que dos motores cuyos regímenes a
plena carga son 800 y 1200 rpm es tán arrastrando sendos generadores
de corr iente a l terna conectadas en paralelo que produce una corriente
de 50 Hertz de frecuencia. Si la carga decae y las revoluciones de los
motores aumentan suf icientemente para e levar la frecuencia de los
generadores hasta 53 Hertz o sea, 6%, ambos motores se habrán en un
6%. entonces, e l pr imer motor se acelerará hasta 848 rpm y e l segundo
hasta 1275,6 rpm.
Supongamos ahora que los dos motores t ienen la misma regulación
porque los dos reguladores t ienen la misma caída de veloc idad del 12%
entre vacío y plena carga. En tal caso, los dos reguladores , funcionando
a una sobrevelocidad del 6% , ajus taran sus mandos de combust ible para
media carga (6%/12% = ½) y cada motor seguirá soportando la parte
que le corresponde de la carga común.
Ahora bien, supongamos que las caídas de velocidad de los reguladores
sean di ferentes , de forma que el pr imer motor t iene una regulación de
velocidad del 6% y e l segundo del 12%. Si una d isminución de la carga
acelera ambos motores un 6%, como an tes , el primer motor cortará todo
el paso de combus t ib le y no desarrol lará potencia, mientras que e l
segundo motor desarrol lara media potencia . Vemos as í que los
reguladores de los motores que funcionan en conexión deben tener la
84
misma caída de velocidad s i se desea que cada uno soporte
automát icamente la par te correcta de la carga común cuando es ta var íe.
De lo anter ior para que dos o más motores funcionen en paralelo los
reguladores de todos los motores deben ajus tarse para la misma
velocidad isócrona. Por otra parte , los elementos sensores de carga
pueden ajus tarse de forma que los motores compartan s iempre la carga
entre e l los proporc ionándole a sus capacidades, a través de todos los
regímenes de carga.
3 . DESCRIPCION DEL MOTOR G3-99 Y DEL SISTEMA
DE REGULACIÓN
Debido a que e l banco de pruebas se constru irá con el pr incipal objet ivo
de real izar pruebas en los actuadores EG-3p es indispensable hacer una
descr ipción de éste , de los elementos a l ternos para realizar su función
(Gobernador e lectrónico 2301A y e l sensor de velocidad) y de los
motores (caterpi l la G3-3p) sobre los cuales es ta funcionando d icho
actuador.
3 .1. MOTOR CATERPILLAR G3-99
Es un motor de gas encendido por chispa , de cuatro t iempos de al ta
compresión, refr igerado por agua, turboal imentación cuyo
funcionamiento se expl ico anter iormente . A cont inuación se darán a
conocer algunas caracterís t icas pr incipales:
- Potencia . 870 Hp a 1200 Rpm, pero son explotados por la empresa
Vani lon S.A. a una potencia de 600 Hp.
- Régimen de g iro . 1200 Rpm debido a que es tá suje to a las condiciones
nominales del generador a l que esta acoplado.
86
- Número de c i l indros. 16
- Diámetro de los ci l indros . 6.250 – 6 .252 in (158.75 – 158.8 mm)
- Orden de encendido. 1 – 2 – 11 – 12 – 3 – 4 – 9 – 10 – 15 – 16 – 5 – 6
– 13 – 14 – 7 – 8
- Pres ión de admisión del gas . De la tuber ía 110 Psi y se regula a
relación de compresión 10:1
En el anexo D se observan detal les del motor .
3 .2. EL ACTUADOR O REGULADOR EG-3P
3.2.1. Apl icación. Es te t ipo de actuador son diseños para ser usados en
motores de gas, diesel o gasol ina o también en turbinas . Son
especialmente buenos cuando son usadas en sis temas de control que
requieren una sa l ida mecánica dependiendo de una entrada eléctrica.
3 .2.2. Descr ipción . El e lemento de es te actuador es un traductor e lectro
hidrául ico (recibe una señal e léctrica y la transforma en una hidrául ica)
e l cual controla la sal ida y entrada de f lu jo de acei te a l pistón de carga,
directamente por la acción de un solenoide polar izado, la posic ión del
e je de sal ida del actuador es proporcional a la corr iente de entrada en e l
enrol lado del solenoide, controlando el embolo de la válvula hidrául ica
pi lo to. El actuador EG-3P t iene una capacidad de trabajo ú t i l de 3 lb- f t
a 400 PSI y t iene un torque de 6lb- f t transmit iendo al e je de sal ida una
87
rotación de 420 . La tabla 1 muestra las presiones t íp icas del actuador
Vs la sa l ida de trabajo ú t i l , la sa l ida es proporcional a la pres ión de
entrada.
Tabla No. 1 Presión de acei te en el actuador vs trabajo de sal ida.
Presión de operación del actuador
(Psi )
Trabajo ú t i l de sa l ida
( lb- f t )
400 3
300 2.25
200 1.50
100 1.00
3.2.3. Operación . E l acei te de la fuente externa entra a l lado de succión
de la bomba acei te del actuador, e l engrane de la bomba l leva e l acei te
al lado de pres ión de la bomba, primero l lenando los pasajes de acei te y
luego incrementando la pres ión hidráulica . Cuando la pres ión l lega ha
ser lo suf ic ientemente grande para vencer la fuerza del resor te de la
válvula de al iv io y pulsa el embolo de la válvula de al iv io hacia abajo
para des tapar el ori f ic io de doble paso , el acei te recircula a través de la
bomba.
El movimiento de dos pis tones de posición ro tan el e je terminal del
actuador e l cual es tá suje to directamente a l vari l la je de combust ible (a
vapor) de la maquina matr iz . La pres ión de la bomba es suminis trado
directamente a la par te in fer ior del pistón de carga. La pres ión en este
c ircui to hidrául ico s iempre t iende a g irar e l e je terminal en la dirección
88
de decremento de combust ib le. Puesto que e l var i l laje que conecta este
pis tón de carga a l e je terminal es más cor to que el var i l laje que conecta
al pis tón de energía con el e je terminal , e l p is tón de carga no puede
moverse hacia arriba a menos que el pis tón de energía se mueva hacia
abajo . El pis tón de energía se mueve hacia abajo so lamente cuando el
acei te a trapado debajo escapa al sumidero.
El f lujo de acei te que va o v iene del pi s tón de energía es controlado por
e l embolo de la válvula p i loto . Con el émbolo de la válvula pi loto
centrado el acei te no f luye ni hacia n i desde e l p istón de energía. El
émbolo de la válvula p i loto esta centrado cuando su control descansa
exactamente cubriendo el puer to de control en la camisa de la válvula
pi lo to. La mayor de las dos fuerzas mueve el embolo de la válvula pi loto
hacia arr iba o abajo , cuando son iguales e l émbolo no se mueve.
El émbolo de la vá lvula pi lo to esta conectada a un magneto permanente
que es ta en un resorte suspendido en e l campo de un solenoide, la señal
de sal ida de la caja de control e léctrica (su funcionamiento será
expl icado poster iormente) es apl icado a la bobina solenoide y produce
una fuerza, proporcional a la corr iente en la bobina, la cual t iende
s iempre a mover e l imán y e l émbolo de la válvula p i loto hacia abajo.
La fuerza de un resorte t iende siempre a mover e l émbolo de la válvula
pi lo to y el magneto hacia arriba. El resor te de centrado descansa en la
parte super ior de la caja en la cual las bobinas solenoides es tán
local izadas . Dicho resor te e jerce una fuerza constante sobre e l émbolo
89
de la válvula pi loto. El resor te res taurador e jerce una fuerza de
corriente ascendente hacia abajo sobre el embolo de la válvula pi lo to.
La fuerza ascendente hacia abajo del resor te restaurador depende de la
posición de la palanca restauradora, la cual se mueve hacia arriba para
disminuir la fuerza del resor te res taurador mientras e l eje terminal rota
en la dirección de incremento de combust ible (a vapor).
La fuerza resul tante de la sal ida combinada del resorte centrador y
res taurador es una fuerza que es ta s iempre impulsando a l embolo de la
válvula pi loto en la dirección “hacia arr iba”; esta fuerza resultante
incrementa tanto como el e je terminal se mueva en la d irección de
incremento de combust ible (a vapor).
Con la unidad en marcha bajo estas condiciones la terales , la fuerza de
resor te resul tante y la fuerza de la corr iente en las bobinas so lenoides
son iguales pero opuestas. Asuma que la unidad es ta en marcha bajo e l
estado la teral de es tas condiciones , el embolo de la válvula p i loto esta
centrado, una disminución en e l vo l taje de entrada a las bobinas
solenoides (debido a una disminución en la f i jación de la velocidad o
una disminución en la carga) d isminuye la fuerza tendiendo a bajar e l
pis tón de la válvula pi lo to, consecuentemente, la fuerza del resor te no
modi f icado es ahora más grande y e leva a l embolo por encima del
centro . Como el acei te sale de la parte inferior del p is tón de energía, e l
90
eje terminal rota en la d irección de d isminución de combust ible (a
vapor).
Cuando el e je a ro tado lo suf icientemente le jos para sat is facer e l nuevo
requerimiento de combust ib le, el incremento en la fuerza del resorte
res taurador “igualará” la disminución en la fuerza ascendente hacia
abajo de la corr iente en las bobinas solenoides , y el embolo de la
válvula pi lo to es tará centrado nuevamente por la fuerza iguales pero
opuestas actuando sobre el o tra vez.
Es tando la señal de vol taje de ent rada a las bobinas so lenoides
incrementadas (deb ido a un incremento en la carga o en la f i jación de
velocidad) ocurr irán reacciones s imi lares pero opuestas . La ahora
mayor fuerza ascendente hacia abajo de las bobinas solenoides moverían
e l embolo de la válvula pi lo to hacia abajo . El pis tón de energía y la
palanca restauradora ser ía movido hacia arriba, disminuyendo la fuerza
ascendente hacia abajo del resor te res taurador .
Cuando el e je terminal hubiera ro tado lo suf ic ientemente le jos para
sat is facer el nuevo requerimiento de combust ible , la d isminución en la
fuerza del resor te res taurador “igualar ía” el incremento en la fuerza
ascendente hacia debajo de la corr iente en las bobinas solenoides y e l
embolo de la válvula p i loto ser ía centrada nuevamente por las otra vez
fuerzas iguales pero opuestas sobre el .
91
Figura No. 25 Esquema del actuador EG-3P
92
Adjus table bracket Centering screw Torni l lo de centrado Centering spr ing Resorte de centrado Compensat ing land Super f icie de compensación Control land Super f icie de control Control pressure Presión de control High pressure Presión a l ta Increase fuel Incremento de combust ible Loading p is ton Pis tón de carga Magnet Imán Magnet spring Resorte del imán Ori f ice Ori f icio Pi lo t va lve bushing Camisa de la válvula p i loto Power pis ton Pis tón de potencia Pump gear Bomba de engranaje Rel ief valve plunger Embolo de válvula de al iv io Rel ief valve spring Resorte de la válvula de a l iv io Restor ing lever Palanca de res tauración Restor ing spring Resorte restaurador (output) shaf t Eje terminal del actuador Solenoid coi ls Bobina del solenoide Spring seat adj . As iento de resorte a jus table Sump Sumidero To electric control Al control eléctrico To sump Al sumidero
3 .2.4. Especi f icaciones
- Eje de sal ida. 0 .375“ 36 dientes (s tandard) a ambos lados de la caja
- Resis tencia del t ransductor . 30 a 35 ohms a 680 F.
- Rango nominal de corr iente de entrada en la bobina. 20 a 160 mA.
93
- Conector eléctrico . 4 pin MS – 33682 – 14 S - 2P UL
- Viscosidad del acei te hidrául ico . 100 a 200 SSU a la temperatura
recomendada 50 como mínimo y 3.000 como máximo.
- Temperatura del acei te para operación cont inua. 140 a 200 0 F.
- Rango de temperatura ambiente . – 20 a 2000 F.
- Configuración del montaje . Vert ical (U horizontal con el 1 de ajustes).
- Orific ios del montaje. 2 de 5/16” de diámetro .
- Frente hidrául ica. De el s is tema de lubr icación del motor o una fuente
separada.
- Pres ión del suministro. 1 f t de cabeza para un máximo de 100 Psi .
- Flujo. Una demanda pico de 26 Pm transi tor ia. En es tado es table de
f lujo es de 0 .56 Pm.
- Fi l tro. 20 a 25 micras (nominal) .
- Capacidad de la bomba. 92 .7 in3 /minuto /100 rpm.
94
- Requerim iento de potencia de la bomba. ½ hp a 1800 rpm.
- Admisión de suminis tro. 0 .250” – 18 NPTF (2) use uno.
- Drenaje. 11/32” día en la base.
- Peso . 9 .250 l ibras .
- Velocidad de mando recomendada. 1500 a 4000 rpm.
En el anexo E se observan deta l les del actuador . EG-3P.
3 .3. GOBERNADOR ELECTRONICO 2301 A
Es un disposi t ivo que moni torea y controla dos funciones:
- Velocidad. La selección de control de velocidad, mant iene la máquina
motr iz a una velocidad adecuada (revoluciones constantes).
- Carga compart ida. Durante la operación paralela de dos o más
generadores , la sección de carga compart ida sensa la carga conducida
por su generador y ocasiona que las cargas de todos los generadores en
e l s is tema sean compart idas proporcionalmente .
95
Al recib ir una, o las dos señales e l gobernador envía una señal de
respuesta al actuador para que es te real ice su función . (ver anexo F) .
3 .3.1. Especi f icaciones
- Potencia de suminis tro. 90 – 10 V de 88 – 132 Y ac 12W.
- Estado es table rango de velocidad. I ¼ de 1% de la razón de
velocidad.
- Proporción de carga. I 5% de la razón de carga.
- Sensor de carga.
3 fase potenciales. 90 – 240 Vac 45 – 66 Hz; máxima carga por
fase 3VA.
3 fase corr iente. 3 – 7 A a carga máxima, máxima carga 1 VA.
Rango de velocidades . * 500 – 500 Hz * 1000 – 3000 Hz
* 2000 – 6000 Hz * 4000 – 1200 Hz
- Sensor de velocidad. 1 – 30 Vac; máxima carga 1KΩ a 1KHz.
- Sal ida. * 0 – 200 mA 30 – 40Ω
* 0 –400 mA 30 40 Ω
96
3.4. GENERADOR DE PULSOS 8T – 5201
para que e l s is tema de regulación cumpla su función es indispensable
que a es te le sea suminis trada una señal (Hertz) proveniente del sensor
de velocidad ins ta lado en la volanta del motor G3-99. Pero ante la
imposib i l idad de manipular es ta señal en forma directa en el motor se
hace necesario, en el banco de pruebas, s imular dicha señal , lo cual se
logra insta lando un generador de pulsos , e l cual no es más que un
disposi t ivo que permite aumentar o disminuir la frecuencia a
conveniencia del usuario .
3 .4.1. Especi f icaciones.
- Entrada de aumentación requerida. La energía es sumini strada ya sea
por bater ías internas de 10V a 1 amperio o por un control electrónico de
transic ión .
- Rango de medida. El rango del generador de señal es de 3 – 7000 Hz
(aprox) . El rango del contador es de 10 – 19999 Hz. Si e l vo l taje de la
señal de 1 V, el rango es de 1 a 19999 Hz.
- Sensibi l idad de entrada. 0 .1Vol t io p ico de la señal posi t iva .
- Resis tencia de entrada. 50 KΩ (contador) .
97
- Capacidad de entrada. 0 .001 µF (contador) .
- Máximo vol ta je de entrada. +50 vol t ios p ico de seña (con tador) .
- Vol taje de sal ida . 0 – 8 vol t ios DC de onda cuadrada acoplada
(sal ida) . 3 vol t ios p ico a pico de onda cuadrada acoplada (cal ibración
de sal ida) .
- Impedancia de salida. 2KΩ (sa l ida) . 1KΩ (cal ibración de sal ida) .
- Temperatura de operación. – 180 a 600 C (00 – 1400 F) .
99
4 . BANCO DE PRUEBAS
El banco de prueba, consta pr incipalmente de dos s is temas; el s is tema
oleohidrául ica y el s is tema de transmisión de potencia; cada una
conformado por todos los componentes necesarios para proporcionar los
requerimientos del actuador EG-3P. Es tos dos s is temas son al imentados ,
cada uno por una fuente motriz (motor e léctr ico) independiente . Además
se e l igió ut i l i zar dos motores independientes para al imentar los s istemas
pr incipales del banco de pruebas , debido a que con cualquier disposición
que se emplee para ut i l i zar un so lo motor, presentaba inconvenientes en
e l montaje del s is tema de correas , además de so l ici tar mayor número de
e lementos móvi les .
4 .1. CONSTITUYENTES DEL BANCO DE PRUEBAS
- Actuador Woodwrad EG-3P
- Gobernador 2301 A
- Generador de pulsos 8T 5201
- Sis tema olehidrául ico
101
- Sis tema de transmis ión de potencia
- Es tructura
- Sis tema eléctrico
- Accesorios
4 .2. DISEÑO Y SELECCIÓN DE CONSTITUYENTES
4.2.1. S istema oleohidrául ico. Es necesario una bomba para impulsar
e l f luido (acei te) . La potencia de sal ida a l s is tema se transmite mediante
e l actuador , también se neces i ta una válvula para controlar la pres ión
(válvula de al iv io) . Un tanque o depósi to para contener e l acei te y
suminis tros a la bomba, l íneas de conexión y varios accesorios
hidrául icos .
4 .2.1.1 . Selección de la bomba. Para suministrar la pres ión y e l caudal
requerido por el actuador EG-3p, es necesario seleccionar el t ipo de
bomba mas adecuado, de acuerdo a los s iguientes cri terios .
Para empezar se puede consul tar la tabla 1(del anexo G) para
establecer los t ipos de bomba que resu l taran probablemente adecuados ,
teniendo en cuenta su capacidad. Como el caudal requerido por e l
102
actuador EG-3P el de 1.56pm, se puede considerar pequeño, por lo tanto
anal izando la tabla 1 (del anexo G), se observa que hay var ios t ipos de
bombas recomendadas para una capacidad pequeña entre e l las , de
paletas , engranajes , centr i fugas , e tc . Pero los t ipos de bombas que por
su naturaleza resul tan apropiados para pequeños caudales presentaran,
en general unos rendimientos muy super iores a los de las bombas
centrí fugas en las que e l rendimiento disminuye con el tamaño
decreciente .
Por o tra parte también es de gran ayuda la selección por la capacidad y
la al tura de e levac ión, como se presenta en la tabla 2 (del anexo G),
según las condiciones de baja capacidad y pequeña elevación , se puede
observar en dicha tabla que los t ipos de bombas mencionadas
anter iormente siguen s iendo aptas para los requerimientos deseados .
Por ú l t imo para determinar cual de los dos t ipos de bombas (centrí fuga o
de desplazamiento posit ivo rota tor ias) es la más adecuada, se t iene en
cuenta la naturaleza del f luido y el cos to de la bomba. En cuanto a l
pr imero es importante considerar la temperatura del f lu ido, presión de
vapor , la densidad y especialmente su vi scosidad.
Por todo lo descr i to anteriormente y además como el f lu ido de trabajo es
acei te pegaso , 80 ver caracter íst icas pr incipales en la tabla 3 (anexo
G), se descartan las bombas centrí fugas pr incipalmente por que no son
103
recomendadas para trabajar con f lu idos muy viscosos . Por lo tanto solo
quedarán las de desplazamiento posi t ivo rota tor ia dentro de las cuales
por razones económicas y faci l idad de consecución en el mercado se
seleccionará una bomba de paletas desl izantes .
Como en las bombas de desplazamiento posi t ivo, la a l tura de e levación
suele ser un factor secundario para la selección de tamaño adecuado
( tomado de la Warning) , no se tendrá en cuenta para tal e fecto.
A cont inuación se harán los cálculos per t inentes para determinar la
potencia requerida por la bomba de engranaje.
- Calculo de la potencia requerida por la bomba.
As í como en las bombas centr í fugas es de gran ayuda el uso de la
ecuación de Bernoul l i para determinar la potencia requerida por la
4 5
50 7
23 19
68
17 cm
51 cm
10
3
104
misma, en las bombas de engranajes también lo es, por lo tanto será
ut i l i zada.
Datos
Q = 1.5 gpm = 3.34 * 10 - 3 Ft 3 / sg
DN = 2
1in; D I = 0 .622 in
ℵh = 62.4 lb f / f t 3
Sa = 0.87
ϒ = 135 CST = 3 .77 * 10 - 4 f t2 / s
P2 = 100 2in
lbF = 14400 lbF/Ft 2
DN = diámetro nominal
D I = diámetro exter ior
ℵh = peso especí f ico del H20
Sa = densidad relat iva del acei te
ℵa = peso especí f ico del acei te
HF1- 2 = perdidas de 1 a 2
Apl icando Bernoul l i entre (1) y (2) se t i ene
2
2
2121
11
2
2
2Z
g
V
a
PZHFnwp
g
V
a
P++
ℵ=+−++
ℵ−
105
nwp = 221
2
2
2
2ZHF
g
V
a
P+++
ℵ− ec (1)
FtFtlbf
Ftlbf
a
P25.265
87.0*/4.62
/1440023
2
==ℵ
Q = VA V =A
Q
V2 = sFtsFt
/6.1
12
622.0
4
/10*34.32
33
=
Π
−
( )Ft
sFt
sFt
g
V 2
2
22
2 10*9.3/2.32*2
/6.1
2
−==
HF1 - 2 = fx g
V
D
Leq
I 2*
2
En este caso se tendrá en cuenta las perdidas por longi tud de tubería
recta y perdidas por accesorios. Las perdidas por cambio de sección de
tubería y perdidas por admisiones o descargas no se tendrán en cuenta
por que son muy pequeñas debido a que los factores K
D
L, son
igualmente pequeños.
Z2 = 51 cm = 1.67 Ft
Longi tud de tubería recta equivalente (LeqTb )
LeqTb = 128 cm = 4.2 Ft
106
Longi tud equivalente de codo estándar a 900 (Leqc)
Como D
Leq = K Leq = KD K = 30 para cada codo 90 0
Leq c o d = 30 * 12
622.0 = 1 .55 Ft como son 4 codos
Leq c o d = 6.22 Ft
Leq v c = longi tud equivalente de válvula compuesta
Leq v c = 8 * 12
622.0= 0.41 Ft como son 2 válvulas de compuerta
Leq v c = 0 .82 Ft
LeqTe = longi t
ud equivalente de T estándar
LeqTe = 20 * 12
622.0 = 1 .04 Ft
LeqTOT = longi tud equivalente to tal
LeqTOT = 12.28 Ft
Para hal lar f se calcula Reynols así :
NR = γ
DV ϒ = viscosidad cinemática
NR = sFt
sFtin
Ftin
/10*77.3
/6.1*12*622.0
24−= 220 < 2000 f lu jo laminar
107
Por tanto f = y
Reemplazando en HF1 - 2
HF1- 2 = 0 .29 * ( )
2
2
/2.32*2
/6.1*
12
622.0
28.10
sFt
sFt
Ft
Ft
HF1- 2 = 2.73 Ft perdidas tota les
Z2 = 1 .67 Ft
Reemplazando en ecuación 1
nwp = 265.25 Ft + 3 .9 * 10 - 2 Ft + 2.73 Ft + 1 .67 Ft
Nwp = 269.7 Ft con n = 0 .8 Wp = 337.11 Ft
PBHP = 550
Qwpℵ con ℵ = 51 .8 lbF/Ft 3
Q = 3.34 * 10 - 3 Ft3 /s
Wp = 337.11 Ft
Se obt iene
PBHP = 0 .11 HP
- Calculo de la pres ión a la sal ida de la bomba. Bernoul l i en tre la
sal ida de la bomba 3 y e l punto 2 .
108
2
2
2323
2
33
2
2
2Z
g
V
a
PZH
g
V
a
PF ++
ℵ=+++
ℵ−
a
PP 23− = HF3 - 2 + Z2 Z2 = 68 cm = 2.23 Ft
LeqTb = 128 cm – 10 cm = 118 cm = 3 .9 Ft
Leq c o d = 6.22 Ft
Leqvc = 0 .41 Ft
LeqTe = 1 .04 Ft
LeqTOT = 11.54 Ft
f = 0 .29
HF3- 2 = 0 .29 * ( )
FtsFt
sFt
Ft
Ft57.2
/2.32*2
/6.1*
12
622.0
54.112
2
=
Fta
PP8.423.257.2
23=+=
ℵ
−
P3 – P2 = 4.8 Ft *
87.0*4.62
3Ft
lbF = 260.4 lbF/Ft²
P3 – P2 = 1.81 Psi
P3 = 1.81 + 100
P3 = 101.8 Psi
Para seleccionar e l t ipo de bomba adecuado se t iene en cuenta las
caracter ís t icas de operación las cuales son.
Caudal , (Q) = 1 .5 gpm
109
Fluido. Acei te móvi l pegasus 80
Viscosidad. Cinemática (ϒ) = 135cst = 626.12 ssu
Pres ión (p) = 100 PSI máxima
Con la f igura 1 y la tabla 4 del anexo G, proporcionada por e l
fabr icante, se selecciona el t ipo de bomba as í :
Con Q = 1 .5 gpm y ϒ = 626.12 ssu se obt iene de la f igura 1 (Anexo G),
una bomba t ipo F. La cual t rabaja a una velocidad de 1800 rpm y un
caudal de 1 .5 gpm (ver tabla 4 anexo G).
Es ta bomba es recomendada para manejar pres iones hasta de 18 Kg/cm²
(256 PSI) , además es tá dotada de una válvula de al iv io compacta, e
integrada en la tapa de la bomba, la cual puede cal ibrarse para pres ión
de 100 PSI en és te caso .
La potencia requerida por la bomba se cálculo anter iormente (0.11 HP),
entonces se selecciona un motor de ½ HP.
110
Bomba VIKING t ipo F
Q = 1 .5 gpm
P = 100 PSI
HP = ½
ϒ = 626.12 ssu
v = 1800 rpm
Accesorios Base laminada
Acople f lexib le t ipo e las tómero
Materia les de fabricación
Carcaza Fundición gr is
Bujes Carbón especial
Eje Acero
Lubricación pre- lubricada grasa
4.2.1.2 . Líneas o tuber ías .
Los t ipos principales de l íneas son:
LINEAS DE TRABAJO
Líneas de pres ión
Líneas de aspiración
Líneas de retorno
LINEAS SECUNDARIAS Líneas de drenaje
Líneas de pi lota je
111
- Líneas de trabajo. Son las que conducen el caudal pr incipal del f luido
en el s istema, es decir el f luido que transmite potencia . Part iendo del
depósi to se t iene una l ínea de aspiración que transporta e l f luido a la
entrada de la bomba (ver f igura 26) , de la bomba al actuador se t iene
una l ínea de pres ión, que conduce el mismo f luido bajo pres ión, para
real izar un trabajo del actuador , el f lu ido es reconducido al depósi to a
través de la l ínea de retorno, está úl t ima no se i lus tra en la f igura.
- Líneas secundarias. Son las l íneas auxi l iares que no t ransportan el
caudal principal se u t i l i zan para conducir e l acei te de fugas o descargas
de la l ínea conectada a la válvula de seguridad.
Figura No. 26 Sis tema oleohidrául ico.
Para la conducción del acei te se ut i l i zó una tuber ía de cobre de diámetro
½ in , es te diámetro es e l recomendado por e l fabr icante de la bomba
para las condiciones requeridas por e l actuador .
Actuado r
Depós i t o
Bomba de
Engrane
Linea de Trabajo
112
4.2.1.3 . Depósi to. Tiene generalmente la doble función de a lmacenar y
de acondicionar el f luido . Los f i l t ros, los coladores y los tapones
magnét icos acondicionan el f lu ido removiendo las impurezas que podrían
obstru ir pasajes y dañar piezas.
4 .2.1.3 .1. Consideraciones del diseño del depósi to. Un depósi to
adecuadamente construido es más que un simple tanque para contener e l
acei te hasta que la bomba lo so l ici te , s iempre que sea posible , debe
también ser capaz de:
- Dis ipar e l ca lor del acei te .
- Separar el a ire del acei te (desaireación) .
- Separar las impurezas del acei te (descontaminación) .
A cont inuación se descr ibirán a lgunas caracterís t icas construct ivas de
un depósi to .
- Forma. Un depósi to debe ser a l to y es trecho, en vez de bajo y ancho,
e l nivel del acei te por encima del extremo de la l ínea de aspiración de la
bomba, debe ser lo más al to posib le para impedir que se or ig inen
vór t ices o torbel l inos .
- Tamaño. Hay una regla general bastante ant igua que dice que e l
tamaño de un depósi to debe ser del doble a l t r ip le de la capacidad del
113
caudal de la bomba en l i t ros por minuto, esta regla es adecuada para
máquinas es tát icas .
Un depósi to grande a l tamente deseable debido a su capacidad de
refr igeración, super f ic ies grandes expuestas al a ire exter ior , t ransmiten
o d isipan el ca lor del acei te. Además un depósi to grande a l reducir la
recirculación, ayuda a que se sedimenten los contaminentes y a separar
e l aire.
- Tabique separador . Es conveniente que haya un tabique que separe la
l ínea de aspiración de la l ínea de retorno, para or iginar una circulación
del acei te de retorno alrededor de la pared exterior del depósi to para
enfr iar lo antes de que pueda introducirse otra vez en la bomba.
- Diseño del depósi to . Para la construcción del depósi to se tuvo en
cuenta las recomendaciones hechas anter iormente , por tanto la
capacidad del mismo se tomo tres veces e l caudal por minuto , es to es:
caudal = 1 .5 gal /min
3 * 1.5 = 4 .5 g al = 17034.27 cm3
114
las d imensiones del depósi to son:
30 cm de largo por 23 cm de ancho por 28 cm de a l to, en tonces la
capacidad del depós i to con estas medidas es 19320 cm3 = 5 .1 galones .
La al tura alcanzada por e l acei te en el depósi to es:
17034.27 cm = 30 cm * 23 cm * h h = 24.68 cm aproximadamente
25 cm es ta a ltura servirá para veri f icar e l nivel de acei te en e l depósi to .
La a l tura del tabique separador debe ser dos tercios de la al tura del
nivel de l iquido:
25 cm * 3
2 = 16.6 cm
al tura del tabique = 16.6 cm.
El tabique separador se fabricó en lámina de acero galvanizado de 3/16
pulgada de espesor con medidas de 23 cm por 16.6 cm.
En cuanto a las paredes del depósi to, se fabr icaron con lámina de acero
cal ibre 16 (1.56 mm de espesor) , es te espesor es el recomendado para
capacidades hasta de 100 l i t ros .
115
El fondo del depósi to se re forzó con ángulos de ¾” x ¾“ x 1 /8” con el
f in de evi tar deformaciones . La tapa para proteger e l acei te del depósi to
se fabr icó en lámina de acero al carbón, de 1 /8” de espesor.
Al depósi to se le real izó los agujeros necesarios , para conectar la
tuber ía de succión , la tubería de drenaje para el tapón de purgue etc.
4 .2.1.4 . Válvula de control de pres ión . Se ut i l i za para l imi tar o
controlar la pres ión del s istema. para garant izar que el actuador
reciba la pres ión de aceite requerida (100 Psi) , se adicionó al s is tema
oleohidrául ico una válvula de este t ipo, con las s iguientes
caracter ís t icas: FALTA INSERTAR BOMBA
4.2.2. Sis tema de transmis ión de potencia. En la f igura 27 se aprecia la
manera como se logra transmit ir con un motor eléctr ico, la potencia
desde és te hasta el actuador.
E je secundario
Actuador
Correa
Motor
Fig 27. Esquema del s is tema de transmisión de potencia a l actuador .
116
Se ut i l i zó un s is tema Poleas –correa para transmit ir la potencia desde e l
motor eléctr ico has ta el eje secundario , por presentar dicho sis tema,
para es ta apl icación en part icular , ciertas ventajas con relación a otras
formas de transmis ión de potencias (cadena, engranaje) , es tas venta jas
son:
- Menor costo
- Ausencia de ruido
- Menor mantenimiento
- Faci l idad de insta lación
- Simpl icidad
Para la transmis ión del e je secundario al e je del actuador , debido a que
dichos e jes son perpendiculares y se cor tan entre s í , se u ti l i zó un par de
engranajes cónicos rectos, los cuáles son los que en real idad transmiten
e l movimiento del motor caterpi l lar G3-99 hasta e l actuador EG-3P. (La
empresa Vanylon S .A. cuenta con un par de engranes de este t ipo
disponibles para el banco de pruebas) .
117
Las caracterís t icas de los engranajes son:
Tabla No. 2 Caracter íst icas del piñon y engrane.
PIÑON ENGRANE
Tipo Cónico recto Tipo cónico recto
Número de dientes: 12 Número de d ientes: 46
Diámetro mayor: 37 .25 mm Diámetro mayor: 98 .15 mm
Diámetro menor: 28 .45 mm Diámetro menor: 138.25 mm
Angulo de paso ϒ = 15 .85 Angulo de paso ϒ = 74 .15
Angulo de presión 20 0 Angulo de presión 200
4 .2.2.1 . Motor . El motor se seleccionó a part ir de la potencia requerida
por el actuador Woodward EG-3P, la cual se obtuvo por especi f icaciones
Potencia = Potencia del actuador
Pot = 0 .5 Hp
Se seleccionó un motor cuya potenc ia nominal sea inmediatamente
mayor , para compensar las perdidas que se puedan presentar en los
e lementos de transmis ión .
118
Según catá logo (ver anexo H).
Marca: Siemens
Tipo: 1RF3
Ser ie: 0 .94 – 4 YB90
Potencia: ¾ Hp
Velocidad: 1200 rpm
4.2.2.2 . Correas y poleas . Al seleccionar la correa o correas necesarias
para transmit ir la potencia requerida en e l actuador , obl igator iamente
se debe conocer la velocidad (Rpm) del e je secundario. Para es to se
anal izó la forma como se transmite la potencia entre e l actuador EG-3P
y el motor Caterpi l lar G3-99.
El régimen de giro del motor es de 1200 rpm y le proporciona rotación a l
árbol de levas por medio de un par de engranajes c i l índricos retos cuya
relación de velocidad es 2:1 , por tanto, e l árbol de leva gi ra a 600 rpm.
Este a su vez proporciona movimiento a l eje del actuador a través de dos
pares de engranajes : El pr imero conformado por dos engranajes cónicos
retos de 46 y 12 dientes respect ivamente , u t i l i zados para aumentar las
revoluciones de 600 rpm a 2300 rpm; El segundo conformado por dos
engranajes c i l índr icos rectos de 33 y 56 dientes respect ivamente, los
cuales reducen las revoluciones de 2300 rpm a 1432 rpm el cual es e l
régimen de g iro a l que es ta somet ido e l actuador cuando es ta en
119
funcionamiento el motor Caterpi l lar G399. Una vez conocida es tá
velocidad se pueden in iciar los cálculos .
Datos :
Potencia: ¾ Hp
η1 = 1200 rpm
η2 = 373.56 rpm
ϒV = 5.373
1200 = 3 .21; ϒV = 3.21
De tabla de coef ic ientes de servicio (ver anexo J) , se obt iene
Nsf = 1.2 por ser de funcionamiento intermitente o de temporada
Potencia de proyecto = Potencia * Nsf
Pproy = 0 .75 * 1 .2 = 0.9 HP
Con la potencia de proyecto y las revoluciones por minuto de la polea
pequeña y entrando en la tabla de secc iones de correa (ver anexo J) , se
obt iene una correa.
Tipo A
Sección b x t = 16
5*
2
1
120
Luego de la tabla de longi tudes normal izadas de correas (ver anexo J) ,
constante para potencia nominal
a = 2.684
c = 5.326
e = 0.0136
se toma diámetro de polea pequeña D1 = 3 in
relación de velocidad ϒV = 2
1
n
n = 3.21
ya que la velocidad per i fér ica en la polea pequeña debe es tar entre 4000
y 4500 f t /min , se procede a hal lar la.
Vm = ∏ * 3 in * in
ft
12
1* 1200 = 942 f t /min
A pesar que la velocidad anter ior no es tá dentro del rango ideal , se
seguirá trabajando con es tá, ya que s i se hace caso a la recomendación
de velocidad resul tar ía unas poleas excesivamente grandes para la
conf iguración del banco de pruebas, aumentando con es to los costos .
121
Luego con
(3) Pot nominal = 36
2
1
09.03
1010
10 VmVme
DK
c
Vma
d
−−
en Hp.
Kd se obt iene de la tabla de coef icientes de diámetro pequeño (ver anexo
J)
Kd = 1.14
De ecuación (3) Pot nominal = 1.438 HP, para ajustarla se necesita
conocer Kθ y KL.
Con distancia entre centros C = 16in e in terpolando en la tabla de
coef icientes de arco de contacto (ver anexo J) .
kθ = 0.949
con longi tud de correa
L = 2C + 1.57 (D2 + D1 ) + 2
12
4
DD
−
L = 53.09in se toma una longitud normalizada de correa de 53.3in (ver
anexo K), que corresponde a una correa Dayco A51.
122
De la tabla de factores de corrección de longi tud (ver anexo J) .
KL = 0 .9515
No. de correas = LKKPnominal
oyecto
**
Pr
θ
No. de correas = 9515.0*95.0*HP438.1
HP9.0= 0.69
Se necesi ta una sola correa Dayco A51 super II V –Bel t
Peso 0 .033 lb.
Es de notar que se ut i l i zará un diámetro de polea pequeña igual a 2.8in
debido a que con es te diámetro se logra la relación de velocidad
adecuada para dar las revoluciones al actuador.
4 .2.2.3 . Diseño del Eje . Par diseñar es necesario determinar las fuerzas
que actúan sobre e l . Pr imero se deben calcular las fuerzas que se
generan entre e l piñon y el engrane y luego las fuerzas de tención en la
correa.
- Calculo de las fuerzas de engranajes cónicos . La fuerza resul tante W
que actúa en el centro del diente t iene t res componentes:
- una fuerza tangencial Wt
- una fuerza radial Wr
- una fuerza axial Wa
123
Esta fuerzas se indican en la f igura 28.
Figura No. 28 Fuerzas en los engranajes cónicos .
De la f igura por tr igonometr ía se t iene:
Wr = W t tan Φ cos ϒ
Wa = W t tan Φ sen ϒ
La fuerza tangencia l Wt se obt iene por la formula
H = 33000
FVdonde H= Potencia en Hp
F = Wt F = Fuerza en la superf ic ie exter ior o
Fuerza tangencial (Wt) en lbs .
Wt = V
H*33000 V = Velocidad perí fer ica en f t /min
V = 12
2∏ϒpn; ϒp = radio de paso promedio en in
n = 373.5 rpm
124
para calcular los ángulos ϒ Γ y ϒp se t iene en cuenta la f igura 29.
57
ϒ
Γ Piñon de 16 m 12 d ientes Engranaje de 46 d ientes
Figura No. 29 Esquema de la disposición piñón engrane.
- Anal izando el piñón.
37.25mm 4 .4 T gϒ = ⇒5.15
4.4ϒ = 15.85
Γ = 900 – 15.850
Γ = 74.15
Φ = 200
ϒp = 16mm = 0 .63in
n = 373.5 rpm
V = 12
2ϒpn =
12
600*63.0*2Π= 123.2 f t /min
15 .5 28 mm
ϒϒ
125
Wt = 2.123
4/3*33000= 200 lbs
Wt = 200 lbs
Wr = W t tg Φ cos Γ = 200Tg 20 * Cos 74.15
Wr = 19.8 lbs
Wa = WrTg Φ sen Γ = 200Tg 20 * Sen 74.15
Wa = 70.02 lbs
De la f igura No. 30 Mwa = 2 .24 * Wa = 2.24 * 70.02 = 156.84 lb- in
Wr esta en la d irección –x y Wa en la dirección y como se indica en la
f igura 30.
Figura No. 30 Diagrama de fuerzas que actúan o se transmiten al e je .
C
Τ
D
Wt
Wr
Wa
2 .24
Fcz
Fcy
Fcx
5 . 5”
Fbx
Fbz
B
1 . 85”
A
FA
Y
X
Z
126
- Calculo de las tensiones en la polea . Para calcular las tens iones en
la polea se t iene en cuenta que la tens ión en el lado f lo jo de la correa es
de 25 30% . El valor de la tens ión en el lado tenso .
FA1 = tensión en el lado tenso
FA2 = tensión en el lado f lojo
Apl icando sumatoria de momento en
El centro de la polea
vΤ
4 .5 FA1 – 4.5 FA2 – T = 0
T = 4 .5 (FA1 – FA2 ) (1)
Se calcula Γ as í :
H = η
η H*63000
63000=Γ⇒
Γ
Γ = 5.373
4/3*63000 = 126.5 lb- in
Se toma FA2 = 30% de FA1 , o sea FA2 = 3 /10 FA1
Reemplazando en (4 )
126.5 = 4.5
−
1110
3AA FF resolviendo
Τ
9”
FA1 FA2
127
FA1 = 40.15 lbs como FA2 = 3 /10 FA1 entonces
FA2 = 12.04 lbs
FA = FA1 + FA2
FA = 52.2 lbs
- Calculo de los diámetros del eje
Diagrama de cortante y momento fector p lano xz .
FC2 = -312.1 lb
FBZ = 164.3 lb
Cortante
C B
A
C
B
A
Wt = 200 l b
2 .6 5 .5 1 .85
FA = 52 .2 l b
Fcz
FB Z
D C B A
- 112 .1
D
Γ
2 00 l b
52 . 2 l b
128
Momento
Plano XY
Fcx = 57.67 lb
FBC = 37.87 lb
Cortante
Momento
Wr = 19 .8 l b
D
- 19 .8 l b
37 .87 lb
C
B
M
- 156 .84 lb - i n
- 208 .32 lb
- 96 .57 Lb C
B A
M
D
520 Lb- i n
2 .6 5 .5
Mwa = 156 .84 l b - in
Fcx
Fbx σ
D C B
129
ΣMA = 96.57 Σ fuerzas en C = 254.3 lb
ΣMB = lb- in Σ fuerzas en B = 202.17 lb
Σ MC = 311.68 lb- in
Para calcular los diámetros del e je en A,B y C se u t i l i zará la expres ión
d =
3/12/12
Y
2
S
Tm
Se
KfMa32
+
η
πcri ter io de Goderberg 1
Donde
D = diámetro
N = factor de seguridad
Kf = facor de e fectos diversos
Ma = movimiento f lexionante
Se = l imi te de resis tencia a la fat iga
Tm = torque
Sy = res is tencia de f luencia
Se = 0 .504 * Sut * Ka * Kb * Kc * Kd
Se selecciona un acero AISI 1045 cuya res istencia úl t ima. (ver anexo L) .
Sut = 570 Mpa
Sut = 570 Mpa
130
Para calcular el d iámetro en el punto A
Ka = factor superf ic ie
Ka = 0.6
Kb = factor tamaño
Kb = 0.85 asumido
Kc = 0.577
Kd = factor de temperatura
Kd = 1
Se = 0 .504 * 570 Mpa * 0 .6 * 0.85 * 0.577 * 1 = 84 Mpa.
N = 1 .2
Kf = 1 .3
Se = 84 Mpa
MaA = 0
TmA = 126.5 lb. in = 15.58 N-m
Sy = 310 Mpa
En la ecuación (5)
dA = 8 .5 * 10- 3 mts = 8.5 mm es e l diámetro mínimo para que el eje
no fa l le en e l punto A
1 Tomado de Sh i gl ey Joseph E. D i s eño en Ingen i er í a Mecáni ca .
131
corrig iendo Kb y Kf Se = 99.45
dA = 8 .50 mm
para calcular e l diámetro en el punto B
Se = 84 Mpa
N = 1 .2
Kf = 1 .3
MB = 96.57 lb- in = 11.89 N-m
TB = 15.58 N-m
Sy = 310 Mpa
dB = 13.26 mm
para calcular e l diámetro en el punto C
Se = 84 Mpa
N = 1 .2
Kf = 1 .3
Mc = 311.68 lb- in = 38.39 N-m
Te = 15.58 N-m
Sy = 310 Mpa
dc = 19.38 mm
132
4.2.2.4 . Selección de rodamientos . Para seleccionar entre un rodamiento
de bola o uno de rodi l lo se puede hacer con ayuda de la f igura 1 (anexo
M) donde se especí f ica la velocidad del e je (rpm) Vs carga radial ( lbs) ,
e l punto donde se intercepten es tas dos indicará el t ipo de rodamientos
(de bola o de rodi l lo).
También es importante tener en cuen ta e l s iguiente cr i terio . Si se
someten los rodamientos r ígidos de bolas a carga axial , es ta no debe
exceder e l valor de 0.5 co; en los rodamientos pequeños y en los de serie
l igera, es te no debe exceder de 0.25 Co 2.
Figura No. 31 Esquema de las fuerzas sobre los rodamientos
Para el rodamiento B
Velocidad del e je = 373.5 rpm
Carga = 202.22 lbs
2 Tomado de l ca t a l ogo genera l d e l a SKF.
Engrane
70 . 02 l b s
254 .31 l bs 202 .22 l b
Po l ea
Rodami en to
C
Rodamien to
B
202.22 lbs = 981.08 N
254.3 lbs = 1233.73 N
70.02 lbs = 339.7 N
133
Con es tos dos valores se entra en la f igura 1 (anexo M) y se obt iene un
rodamiento de bola.
Para el rodamiento C
Velocidad del e je = 373.5 rpm
Carga = 254.3 lbs
En este caso también se obtuvo rodamiento de bola. Después que se
seleccione el rodamiento C se comprobará s i es adecuado para soportar
la carga axial a la que es ta somet ido.
Para seleccionar e l rodamiento de bola adecuado se u t i l i zará la formula
s iguiente:
(6) L 10h = p
p
c
η60
1000000 donde L1 0h = duración nominal en horas
C = capacidad de carga dinámica (N)
P = carga d inámica equivalente sobre e l rodamiento P = exponente de la formula de la duración N = velocidad de ro tación (rpm) P = 3 para rodamiento de bola
P = 3
10 para rodamiento de rodi l lo
134
Como el banco de pruebas no es tará en funcionamiento cont inuo se
considera un servic io in termitente, por lo tanto la duración nominal
recomendada para es te caso es:
L1 0h = 15000 horas
Para el rodamiento B
Para un diámetro de l eje = 25 mm
P = 981.08 N
N = 373.5 rpm
P = 3
Reemplazando en (1 ) y despejando en C entonces
C = 36
3
10*1
08.981*5.373*60*15000
C =6821.53 n
Con es te valor se busca en la tabla 2 (anexo M), una C igual o mayor ,
teniendo en cuenta e l diámetro de 25 mm.
Se selecciona un rodamiento y 362005 BTN, designación de la unidad
completa SY 25 KG, soporte SY 506, las demás d imensiones se muestran
en la tabla 2 del anexo M.
La ser ie SY -KG es una unidad completa con soporte SY y rodamiento de
bola con mangui to de f i jación.
135
Para el rodamiento C
Como es te rodamiento es tará somet ido a carga radial y axia l , entonces
la carga dinámica equivalente se determina as í :
P = xFr y Fa donde
P = carga dinámica equivalente en N
Fr = carga radial real en N
Fa = carga axia l en N
X = factor radial
Y = factor axia l
X, Y se obt ienen de la tabla 3 (anexo M). As í con rodamiento de una
hi lera de bolas se t iene
X1 = 1 , Y 1 = 0 y X2 = 0 .56, Y 2 = 1.40
Se debe usar el par X, Y , ó X2 , Y 2 que de la carga equivalente más
grande
Fa = 339.7 N; Fr = 1233.73N para X1 = 1 ∧ Y 1 = 0
P = 1233.73N + 0 P = 1233.73N
P = (0 .56) (1233.73) + (1 .40) (339.7)
P = 1166.5N se toma P = 1233.73N para calcular C
136
Para un diámetro de l eje = 25 mm
N = 373.5 rpm
P = 1233.73 N
P = 3
Reemplazando en la ecuación 6
C = 8578.23N
Se selecciono un rodamiento igual a l anterior por que también cumple
con los requerimientos exigidos en el punto C. Ahora se comprueba la
condición Fa < 0.5 Co.
Fa = 339.7N
Co = 6950N
339.7 < 0.5 * 6950
339.7 < 3475 Ok
por lo tanto el rodamiento de bola 362005 BTN cumple con la exigencia
de carga radia l y axia l para es te punto.
137
Rodamiento Y 362005 BTN
Designación unidad completa SY 25
Kg
Soporte SY 505
ESPECIFICACION DEL
RODAMIENTO D = 25 mm
C = 10800 N
Co = 6950 N
D = 52 mm
B = 15 mm
En la parte del eje donde van montado los dos rodamientos y la polea se
tomo un diámetro uni forme de 25.4 mm con el f in de faci l i tar su solución ,
además de evi tar ut i l i zar dos rodamientos di ferentes en un mismo
elemento. La o tra parte del eje tendrá un diámetro determinado por e l
diámetro in ter ior del engranaje cónico que va alo jado en el .
- Ajuste y to lerancia. Los rodamientos con mangui to de f i jación , serie
3620 (00) , se introducen sobre e l cono del mangui to empleando la tuerca
de f i jación. El mangui to de f i jación es ta ranurado de forma que se
obt iene un a jus te de in ter ferencia con el rodamiento.
138
La interferencia necesaria con el eje se obt iene roscando la tuerca hasta
obtener los valores de par mostrados en la tabla 4 (anexo L) .
par de aprie te min 22 Nm, máx 28 Nm
4.2.3. Estructura Base. Es la encargado de soportar los di ferentes
const i tuyentes del banco de pruebas y su forma la def ine la disposic ión o
local ización que se haya es t ipulado de los di ferentes s istemas para su
construcción se tomaran ángulos de lados iguales de 3/16 x 1¼ (anexo N)
para tal e fecto se probará dicho ángulo por f lexión y por deformación en
e l elemento más cri t ico.
En la f igura 32a y 32b se muestra la vis ta frontal y lateral
respect ivamente de la es tructura .
139
|
Figura No. 32a Vis ta frontal de la estructura del banco de pruebas .
Figura No. 32b Vis ta lateral de la estructura del banco de pruebas .
85
32 .
120
Ac tuado r
35
70 cm
9 6 .3 5
Base de l
moto r
140
A cont inuación se procede a probar uno de los dos parales fronta les
crí t icos (soporta e l peso del motor, del conjunto bomba motor y del
depósi to de acei te) .
Materia l acero es tructural A-36 Sy = 36 Kpsi = 247.88 Mpa
I = 2.54 cm 4 * ( )
( )44
100
1
cm
m = 25.4 E-9 m 4 .
Mmax = 35.59 N-m
Γ y = I
Mc = 35.59 N-m * (11.1) mm *
mm
m
1000
1= 15.55 EG
²m
N
++
2
WdepósitoWmotorWbomba
2Wmotor
0 .29 0 . 408 mt s
153 .54 N
0 .2152
75 .9 5 N
RA RB
A B C
Angu lo 3 /16” * 1 ¼”
35 .59
22 .99
M
A B C
141
n = 1655.15
88.247==
Γ MPa
MPaSy
También se hal la la def lexión máxima que se puede presentar
δA = 4 .60 * 10- 4m
δB = 5 .28 * 10- 4 m
δC = 3 .5 * 10- 4m
como se aprecia la deformación máxima es aproximadamente de 0.5 mm
por es to e l ángulo e legido es sa t is factor io.
4 .2.4. S istema eléctr ico. El pr imer requerimiento del s is tema eléctr ico
es el de al imentar los dos motores del banco de pruebas, los cuales
t ienen que entrar en operación al mismo t iempo. En la f igura 33 se
muestra el esquema del s is tema.
Motores
~
~ ~
M1 M2
Luz p i l o t o
I n t er rup to r Fus ib l e s 110V
142
Figura No. 33 Esquema del s istema eléctrico de los motores .
Adicionalmente , se debe a l imentar e l gobernador 2301A con una
fuentede 24V DC, el cual es comandado por e l generador de pulsos , para
que este a su vez le envíe una señal e léctr ica al actuador comprendida
entre 0 – 450 mA. Para visual izar es ta señal , se empleará un
mi l iamperímetro comprendido en es te rango.
Figura No. 34 Esquema de a l imentación de corr iente eléctr ica del gobernador . (Circui to de veri f icación).
Este c ircui to es ut i l i zado para realizar la veri f icación , pero e l banco de
prueba también se puede implementar con un circui to de prueba el cual
es ut i l i zado para real izar e l cal ibraje al actuador, s i es te lo necesi ta .
En la f igura 35 se aprecia d icho circui to, e l cual consta de un reosta to ,
un mi l iamperímetro y un swi tch de prueba.
A V
+
-
24 V DC
Actuado r Amper íme t ro (0 – 450 mA) .
Gobe rnado r
250 OHM 1 0 W
Mil i ampe r ímet ro
Swi t ch de
p rueba
Conec t or d e l a c t uador
143
Figura No. 35 Circui to de prueba del actuador.
4 .2.5. Accesorios. Además de los d i ferentes s is temas, e l banco de
pruebas t iene los s iguientes accesorios .
- 2 Válvulas de compuerta.
- 1 válvula de al iv io ( incluida en la bomba).
- 2 juntas universales.
- 1 manómetro de 0 – 200 PSI.
- 1 f i l t ro de 20 a 25 micras en la l ínea de acei te de suministro del
actuador.
- 1 mir i l la de p lás t ico .
144
- 1 f lanche sujetador del actuador .
- 1 conexión hembra para dos ejes es triados (conexión del actuador) .
- 1 amperímetro 0 – 70 A. AC.
- 1 amperímetro 0 – 450 mA. DC.
- 1 vol t ímetro 0 – 300 V.
- 1 vol t ímetro 0 – 10 V.
- 2 breaker de 30A. AC.
- fus ibles de 30A. AC.
- 1 transportador .
- una vástago indicador.
- 1 swi tch.
145
5. DESARROLLO DE LAS PRUEBAS
Antes de l levar a cabo cualquier prueba en e l banco, es necesario dar a
conocer un procedimiento para montar y desmontar el actuador en una
forma correcta y segura. El procedimiento es e l s iguiente:
Montaje
- Asegurarse de que el depósi to de acei te es te en su n ivel normal .
- Acoplar el actuador en el f lanche su jetador .
- Conectar la l ínea de al imentos y drenaje del acei te actuador.
- Abrir válvulas de entrada (suminis tro del actuador) .
- Conectar e l cable de la señal e léctr ica .
- Encender los motores (oprimiendo s tart ) .
147
Desmontaje
- Apagar los motores (oprimiendo o f f ) .
- Desconectar el cable de la señal eléctr ica.
- Cerrar la válvula de entrada (suminis tro del actuador) .
- Desconectar la l ínea de al imentación y drenaje del actuador.
- Desacoplar e l actuador .
Además de conocer el montaje y desmontaje del actuador es
indispensable conocer otros accesorios como los son:
- Transportador. No es más que una escala graduada sobre la cual se
consigue una lectura de la posic ión de la vele ta indicadora en grados .
- Vástago indicador . Consiste en un vástago montado sobre un p ivote e l
cual t iene como función señalar sobre e l t ransportador una determinada
posición.
- Veleta. Es un brazo ins talado en e l eje es tr iado terminal del actuador
e l cual t ransmite el movimiento a l vástago indicador .
148
En la f igura 36 se aprecian los accesorios anter iores descr i tos y su
acople.
Figura No. 36 Conjunto indicador de la posición de la válvula de
admisión.
5 .1. VERIFICACION DE LAS CONDICIONES DEL ACTUADOR
Consiste en veri f icar s i e l actuador neces i ta o no ser cal ibrado. El
actuador recibe una señal e léctr ica (var iable de entrada en mA).
Proveniente del gobernador, dependiendo de la magni tud de es ta, la
vele ta del e je terminal se moverá tomando di ferentes posic iones ,
t rasmit iendo el movimiento al eje vástago indicador) es decir , para un
valor de carga dada.
La vele ta señalará una posición determinada con ta l precis ión que s i
dicho valor de carga se repi te, la veleta tomará la misma posic ión . Por
~
Vás t ago
i nd i cado r
Transpor t ado r
Ve l e t a
Ac t auador
A l a vá l vu l a
de admi s ión
149
esto debe exis t ir una relación posic ión del e je terminal vs carga de
entrada para la cual el actuador se encuentra en ópt imas condiciones.
Dicha relación se muestra en la Tabla No. 3
Tabla No. 3 Relación ópt ima mA vs α
Señal de entrada
mA
Posición del indicador
αααα
KW
30 cw 20 150
38 cw 18 200
45 cw 15 300
70 cw 5 400
115 cw 15 600
Los datos de la tabla anterior, fueron tomados de un actuador operando
en un Motor Caterpi l lar G3-99 en funcionamiento, del cual se observo
que operaba bajo un régimen ópt imo ( las variaciones de velocidad eran
muy pocas ). Dichos datos se obtuvieron empír icamente debido a la
imposib i l idad de su consecución en forma teór ica.
Para real izar la ver i f icación basta con comparar los datos o la relación
mA vs α ob tenidos del actuador al cual se le real iza la prueba, con los
datos de la tabla 3 (relación ópt ima). A part ir de la comparación
anter ior se decide s i se cont inua con las pruebas o s i por e l contrar io e l
actuador es tá en ópt imas condiciones.
150
5.2. CENTRADO DE LA VALVULA PILOTO
Se recurrirá a l anexo Ñ (partes del actuador) para los números de los
í tems usados en e l s iguiente procedimiento y de la f igura 35 (Circui to de
prueba del actuador) .
5 .2.1. Centrado de la válvula p i loto . El ajus te inic ia l consis te en
centrar e l imán (74) entre las espiras del t ransductor (100), cuando la
super f icie de control del pis tón de la válvula (81) es te sobre la boqui l la
de la válvula pi lo to. Es to minimiza el e fecto de la temperatura cuando
ocurren cambios en la temperatura de operación del actuador .
Centre e l pis tón de la válvula pi loto de la s iguiente manera:
- Conecte el c ircui to de prueba al bloque terminal e l actuador como se
muestra en la f igura 35. Coloque el interruptor de prueba en o ff .
- Ins tale y asegure el t ransportador sobre el e je terminal . Ins tale una
palanca el e je terminal del actuador para usarla como indicador. Rote e l
e je terminal del actuador sobre su extensión máxima de recorrido. Anote
o marque las posiciones máximas y mínimas del e je en el transportador .
El recorr ido total del eje terminal deberá ser de 42 a 45 grados .
151
- Inser te una l lave al len de 7 /64” a través del agujero que es tá en e l
centro de la cubier ta , y a través del torni l lo ahuecado del as iento del
resor te a jus table (70) , y engrane el torni l lo de centrado (71) . Gire e l
torni l lo de centrado CW (dirección de aumento de carga) hasta que baje
suavemente , luego g ire CCW (dirección de d isminución de carga) 1 ¾ a 2
vuel tas para es tablecer una posición de arranque.
- Coloque el swi tch de prueba en CENTER abajo y ajuste e l
potenciometro a 400 ma en el mul t iamperímetro. Coloque el swi tch de
prueba en of f .
- Introduzca una l lave a l len de 1 /8” a t ravés del aguejro en e l centro de
la cubier ta, y engrane el as iento del resor te a jus table . Centre el eje
terminal aproximadamente en e l punto medio de su recorr ido. Gire el
as iento del resorte CW para mover e l e je terminal en la d irección de la
aumento de la carga o CCW para mover el e je terminal en la d irección
de reducción de carga.
- Coloque el swi tch de prueba en CENTER y observe si e l e je ro ta. S i es
necesario, reajuste el ponteciometro en 400 ma.
Si e l e je terminal permanece estacionario, cuando la corr iente cambia de
0 a 400 ma, la válvula p i loto es ta centrada, y no requiere más a jus tes de
centrado.
152
Si e l eje terminal se mueve a otra posic ión cuando el swi tch de prueba
para de of f a CENTER, note la d irección del movimiento y entonces
coloque el swi tch de prueba en of f .
- Si e l eje terminal se mueve en la CW (dirección de aumento) de carga,
gire e l torni l lo de centrado de la válvula pi lo to una pequeña cant idad
usando una l lave a l len de 7/64”. Si e l eje terminal se moviera en la
dirección de CCW (reducción de carga) , g ire e l torni l lo de centrado.
Note la nueva posición del e je terminal para referencia s i se requiere
hacer más ajustes.
- Repi ta los pasos 6 y 7 hasta que no ocurra n ingún movimiento en e l eje
terminal , cuando el swi tch de prueba sea movido desde OFF a CENTER.
- Coloque el swi tch en OFF y g ire el potenciometro completamente CCW
(reducción de carga) .
5 .3. RECORRIDO DEL EJE TERMINAL
- Qui te la cubier ta (6 en e l anexo Ñ) para tener acceso al puntal de
retroal imentación.
- Coloque el swi tch de prueba en NORMAL (arr iba).
153
- Ajuste el potenciometro a 20 ma.
- Usando una l lave al len de 1/8” gire coj inete a justable del resor te CCW
(mínima de combus t ib le) hasta que “la barra terminal del actuador”
este en la posición mínima del combust ib le, entonces gire el coj inete CW
hasta que e l e je se mueva 2 o 3 grados desde la posic ión mínima de
combust ib le hacia la posic ión máxima de combust ible .
- Ajus te e l potenciómetro hasta obtener 160 ma. El e je terminal deberá
moverse 360 (± ½ 0 ) en la d irección de incremento de combust ible .
- Repi ta e l ajuste a mínima y a máxima corr iente a l ternat ivamente , hasta
que no se requiere a jus te adicional en esos puntos y se obtenga la
rotación de 36 0 (± ½ 0) .
- Volver a colocar la cubier ta.
- Compruebe el rango y a jus te si es necesario , ajuste e l asiento del
resor te (70) a través del agujero en la cubier ta . Use una l lave al len de
1/8” para hacer es te ajus te .
BIBLIOGRAFIA
BELTS Y SHEAVES. Catalogo de Correas y Accesorios Industr iales . CASTILLO Nicolás , Cia y Ltda. Catalogo. CATALOGO DE BOMBAS CATALOGO GENERAL DE LA SKF CATALOGO DE MOTORES SIEMENS S.A. CATALOGO TECNICO GENERAL DE ACEROS S .A. FAIRES S. FOX w. Roberto. Introducción a la Mecánica de los Fluidos . Mexico . Mac Graw Hil l . 1995. Pág. 917. KATES J . Edgar y LUCK Wil l iam. Motores Diesel y de Gas de a l ta compresión. 2 Ed. Barcelona, Reverté S.A . pág. 542. MARKS. Manual del Ingeniero Mecánico. 9 Ed. Mexico. Mac Graw Hil l . 1987. MANUAL DE OLEHIDRAULICO VICKERS 2990. Blume, Barcelona. 1985. MANUAL DE SERVICIO CATERPILLAR MANUAL DE SERVICIO DE MOTORES DITROIT MANUAL DE WOODWARD SHIGLEY E. Joseph. Diseño en Ingenier ía Mecánica. Mac Graw Hil l . Mexico . 1998. Pág . 883. WARRING R.H. Selección de Bombas s i stemas y apl icaciones . Labor S .A. Barcelona 1977. Pág. 362. MCNAUGTON Kenneth . Bombas selección. Uso y mantenimiento. Mac Graw Hil l . Mexico . 1992. Pág. 373.
ANEXO D. DETALLES DEL MOTOR CATERPILLAR G399
ANEXO E. FIGURA DEL ACTUADOR EG-3P
ANEXO Ñ. VISTA DE PARTES DEL ACTUADOR EG-3P
100 Transductor
81 Superfic ie de control del pis tón
70 Asiento del resorte ajustable
71 Torni l lo de centrado
47 Puntal de retroal imentación